Question

1．X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外電子排布；Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低；R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)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(shí)反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)．回答下列問題（相關(guān)回答均用元素符號(hào)表示）：
（1）R的基態(tài)原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（2）Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低的原因是HF分子間能形成氫鍵，而HCl分子之間不存在氫鍵．
（3）X與Z中電負(fù)性較大的是O．Z的某種含氧酸鹽常用于實(shí)驗(yàn)室中X的單質(zhì)的制取，此酸根離子的空間構(gòu)型是三角錐形，此離子中含有的化學(xué)鍵類型是共價(jià)鍵，X-Z-X的鍵角＜109.5°．（填“＞”“=”或“＜”）（提示：孤電子對(duì)之間的斥力＞孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力＞成鍵電子對(duì)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(shù)為8，以相距一個(gè)X離子最近的所有Y離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為立方體．該化合物與MgO相比，熔點(diǎn)較高的是MgO．
（5）已知該化合物的晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則該化合物的密度為$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$g•cm^-3．（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A）

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大，R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，所以R的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，為24號(hào)鉻元素，x^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，所以X和Y分別位于第ⅥA族和ⅠA族，且X在Y的上一周期，所以XY分別為氧和鈉，或硫和鉀，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時(shí)反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)，X、Y、Z的原子序數(shù)都小于24，Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低，說明Z是磷、硫、氯中的某一種，結(jié)合元素化合物知識(shí)中實(shí)驗(yàn)室制氯氣的方法，可知，X為氧元素，W為錳元素，Z為氯元素，則Y為鈉元素，據(jù)此可以答題．

解答 解：X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大，R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，所以R的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，為24號(hào)鉻元素，x^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，所以X和Y分別位于第ⅥA族和ⅠA族，且X在Y的上一周期，所以XY分別為氧和鈉，或硫和鉀，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時(shí)反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)，X、Y、Z的原子序數(shù)都小于24，Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低，說明Z是磷、硫、氯中的某一種，結(jié)合元素化合物知識(shí)中實(shí)驗(yàn)室制氯氣的方法，可知，X為氧元素，W為錳元素，Z為氯元素，則Y為鈉元素，
（1）鉻是24號(hào)元素，它的基態(tài)原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）HF分子間能形成氫鍵，故其沸點(diǎn)比較HCl高，
故答案為：HF分子間能形成氫鍵，而HCl分子之間不存在氫鍵；
（3）根據(jù)氯和氧可以存在化合物二氧化氯且氧顯-2價(jià)可知，氧元素的電負(fù)性大于氯元素，Z的某種含氧酸鹽常用于實(shí)驗(yàn)室中X的單質(zhì)的制取，此含氧酸鹽為氯酸鉀，此酸根為氯酸根（ClO₃^-），其中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：$\frac{7+1}{2}$=4，孤電子對(duì)數(shù)為1，所以Cl的空間構(gòu)型為三角錐形，其中氧原子和氯原子之間是共價(jià)鍵，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，孤電子對(duì)與共用電子對(duì)的之間的斥力大于共用電子對(duì)與共用電子對(duì)之間的斥力，所以ClO₃^-中O-Cl-O鍵的鍵角小于109.5⁰，
故答案為：O；三角錐形；共價(jià)鍵；＜；
（4）圖中空心球的個(gè)數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，實(shí)心球的個(gè)數(shù)為8，所以空心球代表氧離子，實(shí)心球代表鈉離子，根據(jù)Na₂O的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，氧離子周圍最近的鈉離子個(gè)數(shù)為8個(gè)，以相距一個(gè)氧離子最近的所有鈉離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為立方體，由于鈉離子的半徑大于鎂離子，所以在氧化鈉中的晶格能小于氧化鎂，所以氧化鎂的熔點(diǎn)高于氧化鈉，
故答案為：8；立方體；MgO；
（5）根據(jù)均攤法可知，在每個(gè)Na₂O的晶胞中含有鈉離子數(shù)為8，含有氧離子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以一個(gè)晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×62}{N{\;}_{A}}$g，Na₂O的密度為：$\frac{\frac{4×62}{N{\;}_{A}}}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$=$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$，
故答案為：$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了根據(jù)元素原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)推斷元素種類，并在此基礎(chǔ)上考查核外電子排布、氫鍵、離子空間構(gòu)型、晶格能對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響、晶胞密度的計(jì)算，中等難度，本題的解題難點(diǎn)在于運(yùn)用元素化合知識(shí)綜合確定元素的各類．