Question

14．X、Y、Z、W、R、Q為前30號(hào)元素，且原子序數(shù)依次增大．X是所有元素中原子半徑最小的，Y有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等，Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，W與Z同周期，第一電離能比Z的低，R與Y同一主族，Q的最外層只有一個(gè)電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)．請(qǐng)回答下列問題：
（1）Q⁺核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）化合物X₂W₂中W的雜化方式為sp³，ZW₂^-離子的立體構(gòu)型是V形；
（3）Y、R的最高價(jià)氧化物的沸點(diǎn)較高的是SiO₂（填化學(xué)式），原因是SiO₂為原子晶體，CO₂為分子晶體；
（4）將Q單質(zhì)的粉末加入到ZX₃的濃溶液中，并通入W₂，充分反應(yīng)后溶液呈深藍(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-；
（5）Y有多種同素異形體，其中一種同素異形體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，該晶體一個(gè)晶胞的Y原子數(shù)為8，Y原子的配位數(shù)為4，若晶胞的邊長為a pm，晶體的密度為ρ g/cm³，則阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為$\frac{{96×{{10}^{30}}}}{{{a^3}•ρ}}$（用含a和ρ的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R、Q為前30號(hào)元素，且原子序數(shù)依次增大．X是所有元素中原子半徑最小的，則X為H元素；Y有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，故Y為C元素；R與Y同一主族，結(jié)合原子序數(shù)可知，R為Si，而Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，則外圍電子排布為ns²np³，原子序數(shù)小于Si，故Z為N元素；W與Z同周期，第一電離能比Z的低，則W為O元素；Q的最外層只有一個(gè)電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)，不可能為短周期元素，原子序數(shù)小于30，故核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則Q為Cu元素，據(jù)此解答．

解答 解：X、Y、Z、W、R、Q為前30號(hào)元素，且原子序數(shù)依次增大．X是所有元素中原子半徑最小的，則X為H元素；Y有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，故Y為C元素；R與Y同一主族，結(jié)合原子序數(shù)可知，R為Si，而Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，則外圍電子排布為ns²np³，原子序數(shù)小于Si，故Z為N元素；W與Z同周期，第一電離能比Z的低，則W為O元素；Q的最外層只有一個(gè)電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)，不可能為短周期元素，原子序數(shù)小于30，故核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則Q為Cu元素，
（1）Cu⁺核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）化合物H₂O₂中結(jié)構(gòu)式為H-O-O-H，O原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+$\frac{6-2}{2}$=4，故O原子采取sp³雜化；
NO₂^-離子中N原子孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1-2×2}{2}$=1、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+1=3，故其立體構(gòu)型是V形，
故答案為：sp³；V形；
（3）Y、R的最高價(jià)氧化物分別為二氧化碳、二氧化硅，SiO₂為原子晶體，CO₂為分子晶體，故沸點(diǎn)較高的是 SiO₂，
故答案為：SiO₂； SiO₂為原子晶體，CO₂為分子晶體；
（4）將Cu單質(zhì)的粉末加入到NH₃的濃溶液中，并通入O₂，充分反應(yīng)后溶液呈深藍(lán)色，反應(yīng)生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-，
故答案為：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-；
（5）碳有多種同素異形體，其中一種同素異形體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，該晶體一個(gè)晶胞的Y原子數(shù)為：4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8；
每個(gè)Y與周圍的4個(gè)Y原子相鄰，故Y原子的配位數(shù)為4；
若晶胞的邊長為a pm，則晶胞體積為（a×10^-10）³cm³，晶體的密度為ρ g/cm³，則晶胞質(zhì)量為（a×10^-10）³cm³×ρ g/cm³=ρa(bǔ)³×10^-30ρ g，則8×$\frac{12}{{N}_{A}}$g=ρa(bǔ)³×10^-30ρ g，故N_A=$\frac{{96×{{10}^{30}}}}{{{a^3}•ρ}}$，
故答案為：8；4；$\frac{{96×{{10}^{30}}}}{{{a^3}•ρ}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、分子構(gòu)型、晶體類型與性質(zhì)、配合物、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．