Question

8．X、Y、Z、W為前四周期元素且原子序數依次增大，X的電子層數等于核外電子數，Y元素基態原子核外未成對電子數為2且X與Y形成的化合物在常溫下為常見的液體R，Z元素原子最外電子層上s、p電子數相等，W基態原子3d軌道的電子數是4s軌道電子數的3倍．請回答下列問題：
（1）Y基態原子的價電子排布圖為，其第一電離能在同周期元素中由大到小排第4 位．
（2）W的元素名稱為鐵，其基態原子核外有26種空間運動狀態不同的電子．
（3）R的中心原子采取的雜化方式為sp³，寫出R的一個等電子體：H₂S（或NH₂^-）（填化學式）．
（4）Z與Y在一定條件下可形成高硬度的化合物，該化合物的晶體類型為原子晶體，其由Z、Y構成的最小環為12元環．
（5）W的單質在900℃以下為α型體心立方晶胞，910℃以上W轉變為γ型面心立方晶胞，晶胞結構分別如圖所示．兩種晶體中距離最近的鐵原子間距離相同．則在800℃和1000℃下，鐵的密度之比為3$\root{3}{6}$：8．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W為前四周期元素且原子序數依次增大，X的電子層數等于核外電子數，則X為H元素，Y元素基態原子核外未成對電子數為2，且X與Y形成的化合物在常溫下為常見的液體R，則Y為O元素，R為H₂O，Z元素原子最外電子層上s、p電子數相等，且Z的原子序數大于氧，所以Z為Si元素，W基態原子3d軌道的電子數是4s軌道電子數的3倍，則W的外圍電子排布為3d⁶4s²，所以W為Fe元素，據此答題；

解答 解：X、Y、Z、W為前四周期元素且原子序數依次增大，X的電子層數等于核外電子數，則X為H元素，Y元素基態原子核外未成對電子數為2，且X與Y形成的化合物在常溫下為常見的液體R，則Y為O元素，R為H₂O，Z元素原子最外電子層上s、p電子數相等，且Z的原子序數大于氧，所以Z為Si元素，W基態原子3d軌道的電子數是4s軌道電子數的3倍，則W的外圍電子排布為3d⁶4s²，所以W為Fe元素，

（1）Y為O元素，價電子數為6，所以Y基態原子的價電子排布圖為 ，其第一電離能在同周期元素中小于N、F、Ne，所以由大到小排第4位，
故答案為：；4；
（2）W為Fe元素，W的元素名稱為鐵，其基態原子核外有26個電子，所以有26種空間運動狀態不同的電子，
故答案：鐵；26；
（3）R為H₂O，R的中心原子價層電子對數為$\frac{6+2}{2}$=4，所以采取的雜化方式為sp³雜化，水的一個等電子體為H₂S（或NH₂^-），
故答案為：sp³；H₂S（或NH₂^-）；
（4）Z為Si元素，Y為O元素，Z與Y在一定條件下可形成高硬度的化合物為二氧化硅，該化合物的晶體類型為原子晶體，其由Z、Y構成的最小環為12元環，故答案為：原子晶體；12；
（5）體心立方晶胞中鐵原子個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2；面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數=6×$\frac{1}{6}$+8×$\frac{1}{8}$=4，設體心立方中晶胞的棱長為x，鐵原子的直徑為A，則3x²=（2A）²，解得x=$\frac{2\sqrt{3}A}{3}$；鐵原子直徑=A，所以其晶胞體積=R³，面心立方中晶胞的對角線為2A，則其邊長=$\sqrt{2}A$，其晶胞體積=2$\sqrt{2}$A³．
體心立方的密度與面心立方的密度之比=$\frac{2m}{（\frac{2\sqrt{3}}{3}{A）}^{3}}$：$\frac{4m}{2\sqrt{2}{A}^{3}}$=3$\root{3}{6}$：8，故答案為：3$\root{3}{6}$：8．

點評 本題綜合考查物質結構與性質，涉及核外電子排布規律、雜化理論、等電子體、晶胞的密度等知識點，難點是計算晶胞的密度之比，能正確解答晶胞的體積是解本題的關鍵，知道體心立方和面心立方中哪三個原子緊密相連即可分析解答，難度中等．