Question

20．X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其中原子序數依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外電子排布；Z的氣態氫化物的沸點比其上一周期同族元素氣態氫化物的沸點低；R的基態原子在前四周期元素的基態原子中單電子數最多；W為金屬元素，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣體單質．
回答下列問題（相關回答均用元素符號表示）：
（1）R的基態原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹．
（2）Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低的原因是氟化氫分子之間有氫鍵．
（3）X與Z中電負性較大的是O．Z的某種含氧酸鹽常用于實驗室制取X形成的單質，此酸根離子的空間構型為三角錐形，此離子中所含化學鍵的類型是共價鍵，X-Z-X的鍵角＜109°28′
（填“＞”、“＜”或“=”，已知：孤電子對之間的斥力＞孤電子對與成鍵電子對之間的斥力＞成鍵電子對之間的斥力）．
（4）X與Y形成的化合物Y₂X的晶胞如圖．
其中X離子的配位數為8，與一個X離子距離最近的所有的Y離子為頂點的幾何體為正方體或立方體．
該化合物與MgO相比，熔點較高的是MgO．
（5）已知該化合物的晶胞邊長為a pm，則該化合物的密度為$\frac{4×62}{{a}^{3}×10{\;}^{-30}×N{\;}_{A}}$g•cm^-3（只要求列出算式，不必計算出數值，阿伏加德羅常數的數值為N_A）．

Answer 1

分析 X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣體單質，且Z的氣態氫化物的沸點比其上一周期同族元素氣態氫化物的沸點低，則Z為Cl元素，W為Mn元素；前四周期中基態原子中單電子數最多也即價層電子排布式為3d⁵4s¹（單電子數為6），則R為鉻元素；X、Y、Z原子序數依次增大，X^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，則X為O元素，Y為Na元素；X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣體單質，可知W為Mn元素，據此答題；

解答 解：X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣體單質，且Z的氣態氫化物的沸點比其上一周期同族元素氣態氫化物的沸點低，則Z為Cl元素，W為Mn元素；前四周期中基態原子中單電子數最多也即價層電子排布式為3d⁵4s¹（單電子數為6），則R為鉻元素；X、Y、Z原子序數依次增大，X^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，則X為O元素，Y為Na元素；X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣體單質，可知W為Mn元素，
（1）依據洪特規則可推知前四周期中基態原子中單電子數最多也即價層電子排布式為3d⁵4s¹（單電子數為6），則R為鉻元素，其基態原子核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹；
（2）Z為Cl元素，同周期上主族的元素為F，氟化氫分子之間有氫鍵，所以氟化氫的沸點高于氯化氫，
故答案為：氟化氫分子之間有氫鍵；
（3）O與Cl中電負性較大的是O；Cl的含氧酸鹽中用于實驗室制取氧氣的鹽為KClO₃，ClO₃^-的價層電子對數為4（3個σ鍵、1個孤電子對），故ClO₃^-的空間構型與NH₃相同為三角錐形；ClO₃^-中Cl、O間為共價鍵，ClO₂中，氯原子按xp3雜化，有兩對孤電子對，由于孤電子對之間的斥力＞孤電子對與成鍵電子對之間的斥力＞成鍵電子對之間的斥力所以O-Cl-O的鍵角＜109°28′，
故答案為：O；三角錐形；共價鍵；＜；
（4）由晶胞結構可知，白球位于頂點和面心，數目為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑球位于體內，數目為8，則白球代表O^2-，黑球代表Na⁺，O^2-位于頂點被8個晶胞共有，即與其距離相等且最近的Na⁺數目為8，其配位數為8，這8個Na⁺構成正方體或立方體，由于鎂離子半徑小于鈉離子，所以MgO中晶格能大于Na₂O，所以Na₂O的熔點小于MgO，
故答案為：8，正方體或立方體；MgO；
（5）利用均攤法可知一個晶胞中含有4個Na₂O微粒，故該晶胞的質量為$\frac{4×62}{N{\;}_{A}}$，晶胞體積為a³×10^-30cm³，密度為：$\frac{4×62}{{a}^{3}×10{\;}^{-30}×N{\;}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{4×62}{{a}^{3}×10{\;}^{-30}×N{\;}_{A}}$．

點評 本題考查元素推斷、雜化類型、配位數和晶胞密度計算，難度不大，應利用均攤法計算出晶胞中所含微粒數．