Question

18．X、Y、Z、W、Q是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素．已知X、Y、Z、W均為非金屬元素，X的基態(tài)原子由2個(gè)未成對(duì)電子，XW₂分子與Y₃為等電子體，元素W的原子序數(shù)等于元素Z的原子序數(shù)加8，Q的最外層電子數(shù)為2，次外層電子數(shù)等于Y和W^2-最外層電子數(shù)之和，根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）上述五種元素中電負(fù)性最大的是O（填元素符號(hào)，下同），Y的第一電離能大于Z的第一電離能原因N原子2p軌道半充滿，相對(duì)穩(wěn)定；
（2）XW₂的電子式為；
（3）Q的價(jià)電子排布式為3d⁵4s²，Y₃^-的立體構(gòu)型為直線．
（4）下列關(guān)于WZ₂結(jié)構(gòu)的說(shuō)法正確的是D
A．WZ₂為直線型非極性分子　　　　　　　　　　　　　　　　B．WZ₂為直線型極性分子
C．WZ₂中W為sp³雜化　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　D．WZ₂中W為sp²雜化
（5）α-QW晶胞的側(cè)面投影圖如圖所示，已知每個(gè)晶胞中含Q、W離子數(shù)個(gè)4個(gè)，與Q離子最近且距離相等的W離子構(gòu)成的幾何圖形是正八面體，用X射線衍射法測(cè)得該晶胞邊長(zhǎng)a=520.0pm，該晶體的密度為4.1g/cm³．

Answer 1

分析 元素W的原子序數(shù)等于元素Z的原子序數(shù)加8，說(shuō)明二者同主族；XW₂分子與Y₃為等電子體，即價(jià)電子數(shù)相同，由于W與Z同主族，且Z原子序數(shù)小于W，故可推斷出X、Y、Z為相鄰元素，分別為C元素、N元素和O元素，W為S元素；N和S^2-最外層電子數(shù)之和為13，Q的最外層電子數(shù)為2，Q原子序數(shù)為25，為Mn元素，
（1）元素周期表中，同主族元素從上到下元素的電負(fù)性逐漸減小，同周期從左到右，電負(fù)性逐漸增大，N元素的第一電離能較大，與核外電子排布有關(guān)；
（2）XW₂為二氧化碳，為共價(jià)化合物；
（3）Q原子序數(shù)為25，為Cr元素，結(jié)合等電子體判斷；
（4）WZ₂結(jié)構(gòu)為SO₂，為極性分子，中心原子形成2個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{1}{2}$（6-2×2）=1；
（5）S^2-位于面心，則Mn²⁺位于棱心，可形成正八面體；已知每個(gè)晶胞中含Q、W離子數(shù)個(gè)4個(gè)，則晶胞的質(zhì)量為m=ρV，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：元素W的原子序數(shù)等于元素Z的原子序數(shù)加8，說(shuō)明二者同主族；XW₂分子與Y₃為等電子體，即價(jià)電子數(shù)相同，由于W與Z同主族，且Z原子序數(shù)小于W，故可推斷出X、Y、Z為相鄰元素，分別為C元素、N元素和O元素，W為S元素；N和S^2-最外層電子數(shù)之和為13，Q的最外層電子數(shù)為2，Q原子序數(shù)為25，為Mn元素，
（1）電負(fù)性同一周期，從左到右逐漸增大，所以O(shè)＞N＞C，O、S位于同主族，電負(fù)性O(shè)＞S，則最大的為O，由于N原子2p軌道半充滿，相對(duì)穩(wěn)定，則第一電離能大于O的第一電離能，
故答案為：O；N原子2p軌道半充滿，相對(duì)穩(wěn)定；
（2）CS₂為直線型，符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，電子式為，故答案為：；
（3）Mn原子序數(shù)為25，內(nèi)層電子排布式與Ar相同，外層電子排布式為：3d⁵4s²，CS₂分子與N₃^-為等電子體，其空間構(gòu)型和化學(xué)鍵類型相同，空間構(gòu)型為直線型，
故答案為：3d⁵4s²；直線；
（4）WZ₂結(jié)構(gòu)為SO₂，為極性分子，中心原子形成2個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{1}{2}$（6-2×2）=1，為V形的極性分子，為sp²雜化，故答案為：D；
（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，與Q離子距離最近且距離相等的W離子是6個(gè)，構(gòu)成的幾何圖形是正八面體，
晶胞中含有4個(gè)錳離子和4個(gè)硫離子，則晶胞的式量為：55×4+32×4=348，
1mol晶胞的質(zhì)量為：ρ•V•N_A=ρ×6.02×10²³×（520×10^-10）³=348，解得ρ=4.1g/cm³，
故答案為：正八面體；4.1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查利用原子結(jié)構(gòu)來(lái)推斷元素，然后結(jié)合元素化合物知識(shí)及基本概念和基本理論來(lái)解答，注重了對(duì)高考熱點(diǎn)的考查，并學(xué)會(huì)利用類推的方法來(lái)解題．