Question

19．X、Y、Z、W為元素周期表前四周期的元素．其中X原子核外的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的兩倍，Y的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，Z在元素周期表的各元素中電負性最大，W元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)且第四電子層只有2個電子．請回答下列問題．
（1）W元素屬于ds區(qū)元素，其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²．
（2）W²⁺能與氨氣分子形成配離子[W（NH₃）₄]²⁺．其中配體分子的空間構型為三角錐形，寫出該配離子的結構簡式（標明配位鍵）．
（3）X 能與氫、氮、氧三種元素構成化合物 XO（NH₂）₂，其中X原子的雜化方式為sp²，1mol該分子中σ鍵的數(shù)目為7mol或7×6.02×10²³個，該物質(zhì)易溶于水的主要原因是與水分子間易形成氫鍵．
（4）X 的某種晶體為層狀結構，可與熔融金屬鉀作用．鉀原子填充在各層之間，形成間隙化合物，其常見結構的平面投影如圖①所示，則其化學式可表示為KC₈．
（5）元素Y與元素Z形成的晶體結構如圖②所示，設晶胞中最近的Y的離子與Z的距離為a pm，該化合物的摩爾質(zhì)量為bg/mol，則該晶胞密度的計算式為$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$×10³⁰g/cm³．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M為元素周期表前四周期的元素，X原子核外的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的兩倍，則X有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，故X為C元素；Y的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，Y只能處于第四周期，最外層電子數(shù)只能為2，內(nèi)層電子總數(shù)為18，核外電子總數(shù)為20，故Y為Ca元素；Z在元素周期表的各元素中電負性最大，則Z為F元素，W元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)且第四電子層只有2個電子，則W的質(zhì)子數(shù)為2+8+18+2=30，即W為Zn，據(jù)此解答．

解答 解：X、Y、Z、M為元素周期表前四周期的元素，X原子核外的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的兩倍，則X有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，故X為C元素；Y的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，Y只能處于第四周期，最外層電子數(shù)只能為2，內(nèi)層電子總數(shù)為18，核外電子總數(shù)為20，故Y為Ca元素；Z在元素周期表的各元素中電負性最大，則Z為F元素，W元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)且第四電子層只有2個電子，則W的質(zhì)子數(shù)為2+8+18+2=30，即W為Zn，
（1）Zn屬于ds區(qū)元素，其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d¹⁰4s²．故答案為：ds；1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d¹⁰4s²；
（2）W²⁺能與氨氣分子形成配離子[W（NH₃）₄]²⁺．其中配體為氨氣分子，NH₃分子中N原子成3個N-H單鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，故NH₃分子為三角錐形，[Zn（NH₃）₄]²⁺中Zn²⁺有空軌道，N有孤對電子，則配離子的結構簡式為，故答案為：三角錐形，；

（3）X為C元素，則XO（NH₂）₂分子的結構簡式為，所以該分子中碳原子的雜化方式為sp²雜化，每個分子中含有7個σ鍵，所以1mol尿素中含有7molσ鍵，因為與水分子間易形成氫鍵，所以該物質(zhì)易溶水；
故答案為：sp²；7mol或7×6.02×10²³個；與水分子間易形成氫鍵；
（4）可以取三個鉀原子形成的小三角形為計算單位，其完全占有的碳原子數(shù)是4，占有的鉀原子數(shù)為$\frac{1}{6}$×3=$\frac{1}{2}$，故碳原子數(shù)和鉀原子數(shù)之比是4：$\frac{1}{2}$=8：1，X的某種晶則其化學式時表示為KC₈；故答案為：KC₈；
（5）設邊長為xpm，上下方向的平面：晶胞上底面、下底面、中間4個藍色球構成的2個平面、4個面心球構成面，這5個面之間的距離相等為$\frac{1}{4}$xpm，同理，左右方向形成的面間的距離相等為$\frac{1}{4}$xpm，故a球到晶胞右側面的距離為$\frac{1}{4}$xpm，從a球向晶胞下底面作垂線，垂足為o，再作oc垂直棱，，即oc為$\frac{1}{4}$xpm，bc長為$\frac{1}{4}$xpm，ao長為$\frac{1}{4}$xpm，ab兩球的距離=$\sqrt{（\frac{x}{4}）^{2}+（\frac{x}{4}）^{2}+（\frac{x}{4}）^{2}}$=$\frac{\sqrt{3}x}{4}$pm=a，所以x=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$pm，元素Ca與元素F形成晶體，晶胞中藍色球數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、藍色球為8個，故化學式為CaF₂，該化合物的摩爾質(zhì)量為bg/mol，晶胞質(zhì)量=4×$\frac{{N}_{A}}$g，晶胞邊長為xpm，則晶胞體積=（x×10^-10 cm）³=x³×10^-30cm³=$\frac{64\sqrt{3}{a}^{3}}{9}$×10^-30cm³則晶胞密度=$\frac{4×\frac{{N}_{A}}}{\frac{64\sqrt{3}{a}^{3}}{9}×1{0}^{-30}}$=$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$×10³⁰g/cm³，
故答案為：=$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$×10³⁰g/cm³．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及核外電子的排布、分子結構與性質(zhì)、晶胞計算等，（5）中計算為易錯點、難點，注意利用各面距離相等計算，需要學生具有一定的空間想象與數(shù)學運算能力，難度較大．