Question

15．有X、Y、Z、W、A、B六種元素．其相關(guān)信息如下：
請回答下列有關(guān)問題：

元素	相關(guān)信息
X	X原子的1s軌道上只有1個(gè)電子
Y	Y是周期表中電負(fù)性最大的元素
Z	Z是第三周期主族元素，其電離能l1～l7如下表所示（單位：KJ/mol） l1  l2 l3 l4 l5 l6  l7  578  1817  2745 11575  14830  18376  23293
W	W是主族元素且與A同周期，其最外電子層上有兩個(gè)運(yùn)動狀態(tài)不同的電子
A	A是過渡元素，其基態(tài)原子的外圍電子排布圖為：
B	B元素基態(tài)原子的2p軌道中有三個(gè)未成對的電子

（1）根據(jù)信息分析元素Y是F（填元素符號），A在元素周期表中的位置是第四周期VIII．
（2）BX₃分子的中心原子采取的雜化類型是sp³．
（3）光譜證實(shí)單質(zhì) Z與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成[Z（OH）₄]^-，該原子的空間構(gòu)型是正四面體型，[Z（OH）₄]^-離子中存在的化學(xué)鍵有ACD （填字母）
A．極性共價(jià)鍵   B．非極性共價(jià)鍵     C．配位鍵    D．σ鍵     E．π鍵
（4）Y與W可形成離子化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示．W離子采取的堆枳方式是面心立方堆積，W離子的配位數(shù)為8，W離子的配位數(shù)為此空多余，Y離子占據(jù)空位四面體（填“四面體或八面體”）．若該晶體的密度為dg•cm^-3，則該晶胞中最近的Y離子與W離子間的距離是$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{78×4}{{N}_{A}×d}}$cm，（設(shè)N_A為阿佛加德羅常數(shù)的值，只需列出計(jì)算表達(dá)式）

Answer 1

分析 X原子的1s軌道上只有一個(gè)電子，則X是H元素；
Y是電負(fù)性最大的元素，則Y為F元素；
Z是第三周期主族元素，由電離能數(shù)據(jù)可知，易失去3個(gè)電子，則Z是Al元素；
W是主族元素且與A同周期，其最外電子層上有兩個(gè)運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，則W是Ca元素；
A是過渡元素，其基態(tài)原子的外圍電子排布圖為：，則A的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，核外26個(gè)電子，是Fe元素；
B的基態(tài)原子2p軌道有三個(gè)未成對電子，則C是N元素；
（1）Y為F元素；A為Fe元素；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定原子雜化方式；
（3）[Al（OH）₄]^-中Al原子的價(jià)層電子對數(shù)為4；含有空軌道和含有孤電子對的原子之間形成配位鍵，不同非金屬元素之間易形成極性鍵；
（4）F與Ca可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)知，Ca ²⁺的配位數(shù)為8；該晶胞中氟離子個(gè)數(shù)為8、鈣離子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該晶胞的體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，再計(jì)算晶胞中最近的Y離子與W離子間的距離．

解答 解：（1）Y為F元素；A為Fe元素，F(xiàn)e在周期表中位于第四周期VIII；
故答案為：F；第四周期VIII；
（2）NF₃分子中N原子的價(jià)層電子對數(shù)為3+$\frac{5-3×1}{2}$=4，則N原子的雜化類型是sp³；故答案為：sp³；
（3）[Al（OH）₄]^-中Al原子的價(jià)層電子對數(shù)為4，沒有孤電子對，空間構(gòu)型為正四面體型；[Al（OH）₄]^-中鋁離子與氫氧根離子之間存在配位鍵、氫氧根離子中氧原子與氫原子之間形成極性共價(jià)鍵，屬于σ鍵，離子中沒有π鍵；
故答案為：正四面體型；ACD；
（4）F與Ca可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)知，Ca ²⁺位于晶胞的頂點(diǎn)和面心，屬于面心立方堆積，Ca²⁺的配位數(shù)為8；由圖可知，每個(gè)F^-周圍有4個(gè)Ca²⁺，形成四面體結(jié)構(gòu)；該晶胞中氟離子個(gè)數(shù)為8、鈣離子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該晶胞的體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$=$\frac{78×4}{{N}_{A}×d}$cm³，則晶胞的邊長$\root{3}{\frac{78×4}{{N}_{A}×d}}$cm；
設(shè)邊長為xcm，上下方向的平面：晶胞上底面、下底面、中間4個(gè)藍(lán)色球構(gòu)成的2個(gè)平面、4個(gè)面心球構(gòu)成面，這5個(gè)面之間的距離相等為$\frac{1}{4}$xcm，同理，左右方向形成的面間的距離相等為$\frac{1}{4}$xcm，故a球到晶胞右側(cè)面的距離為$\frac{1}{4}$xcm，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$\frac{1}{4}$xcm，bc長為$\frac{1}{4}$xm，ao長為$\frac{1}{4}$xpm，ab兩球的距離=$\sqrt{（\frac{x}{4}）^{2}+（\frac{x}{4}）^{2}+（\frac{x}{4}）^{2}}$=$\frac{\sqrt{3}x}{4}$cm，所以該晶胞中最近的Y離子與W離子間的距離是$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{78×4}{{N}_{A}×d}}$cm；
故答案為：面心立方堆積；8；四面體；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{78×4}{{N}_{A}×d}}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、配合物、原子核外電子排布、電離能等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識運(yùn)用、計(jì)算及空間想象能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算及配位數(shù)計(jì)算，題目難度較大．