Question

13．X、Y、Z、M、R、W均為周期表中前四周期的元素．X的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²；Y原子的L電子層的P能級上有一個空軌道；Z元素的基態(tài)原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子； M 的原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反；R是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素；W為過渡元素，它的基態(tài)原子外圍電子排布成對電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同且為最外層電子數(shù)的兩倍．回答下列問題（相關(guān)回答均用元素符號表示）：
（1）W的基態(tài)原子的外圍電子排布圖為．其基態(tài)原子有7種能量不同的電子；
（2）R的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低的原因是HF分子中存在氫鍵．
（3）ZM₃^-空間構(gòu)型為平面三角形，其中Z的雜化方式為sp²．
（4）W與YM易形成配合物W（YM）₅，在W（YM）₅中W的化合價為0；與YM分子互為等電子體的離子的化學(xué)式為CN^-．
（5）W單質(zhì)的晶體在不同溫度下有兩種原子堆積方式，晶胞分別如下圖A、B所示：
圖B中原子堆積方式為面心立方密堆積，A、B中W原子的配位數(shù)之比為1：2．A、B晶胞的棱長分別為a cm和b cm，則A、B兩種晶體的密度之比為b³：2a³．
（6）X和W組成的合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲（黑球代表W，白球代表X）．則該合金的化學(xué)式為FeMg₂或Mg₂Fe．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M、R、W均為周期表中前四周期的元素，X的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²，則X為第三周期ⅡA族元素，故X為Mg元素；Y基態(tài)原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則Y為C元素；Z元素的基態(tài)原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則Z處于第二周期，電子排布式為1s²2s²2p³，則Z為N元素；M的基態(tài)原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則M為O元素；R是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，則R為Cl元素；W為過渡元素，它的基態(tài)原子外圍電子排布成對電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同且為最外層電子數(shù)的兩倍，其外圍電子排布式為3d⁶4s²，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故W為Fe元素．

解答 解：X、Y、Z、M、R、W均為周期表中前四周期的元素，X的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²，則X為第三周期ⅡA族元素，故X為Mg元素；Y基態(tài)原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則Y為C元素；Z元素的基態(tài)原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則Z處于第二周期，電子排布式為1s²2s²2p³，則Z為N元素；M的基態(tài)原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則M為O元素；R是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，則R為Cl元素；W為過渡元素，它的基態(tài)原子外圍電子排布成對電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同且為最外層電子數(shù)的兩倍，其外圍電子排布式為3d⁶4s²，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故W為Fe元素．
（1）W為Fe元素，E為26號元素，其核外電子總數(shù)為26，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，其基態(tài)原子的外圍電子排布圖為：；鐵的基態(tài)原子有7個能級，有7種能量不同的電子，
故答案為：；7；
（2）R為Cl元素，Cl的氫化物為氯化氫，其上一周期同族元素氫化物為HF，由于氟化氫分子中存在氫鍵，所以氟化氫的沸點高于氯化氫，
故答案為：HF分子中存在氫鍵；
（3）ZM₃^-為NO₃^-，NO₃^-中N原子的價層電子對數(shù)=3+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3，沒有孤電子對，所以NO₃^-的空間構(gòu)型為平面三角形，N原子采用sp²雜質(zhì)，
故答案為：平面三角形；sp²；
（4）W與YM易形成配合物W（YM）₅為Fe（CO）₅，F(xiàn)e與CO易形成配合物Fe（CO）₅化合價的代數(shù)和為0，CO的化合價的代數(shù)和為0，則Fe的化合價為0；
根據(jù)等電子體的定義，CO的等電子體必須是雙原子分子或離子，且電子總數(shù)相等，所以與CO分子互為等電子體的離子的化學(xué)式為CN^-，
故答案為：0；CN^-；
（5）A中原子占據(jù)體心和頂點，為體心立方結(jié)構(gòu)，原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，B中占據(jù)頂點和面心，原子數(shù)為6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，所以體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數(shù)之比1：2；A、B晶胞的棱長分別為a cm和b cm，體積分別為a³cm³、b³cm³，晶胞的密度等于晶胞中鐵原子的質(zhì)量與體積的比為$\frac{2m}{{a}^{3}}$：$\frac{4m}{^{3}}$=b³：2a³，
故答案為：面心立方；1：2；b³：2a³；
（6）Fe位于面心和頂點，數(shù)目為：6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，Mg原子位于體心，數(shù)目為8，化學(xué)式為：FeMg₂或Mg₂Fe，
故答案為：FeMg₂或Mg₂Fe．

點評 本題考查是物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、氫鍵、空間構(gòu)型、雜化方式、配合物、等電子體、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，掌握均攤法在晶胞計算中的應(yīng)用．