Question

20．X、Y、Z、W、Q五種前四周期元素，原子序數(shù)依次增大．已知X、Y、Z、W均為非金屬元素，XW₂分子與Y₃^-為等電子體，元素W的原子序數(shù)等于元素Z的原子序數(shù)加8，Q的最外層電子數(shù)為2，次外層電子數(shù)等于Y和W^2-最外層電子數(shù)之和，根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）上述五種元素中電負性最大的是O（填元素符號，下同），Y的第一電離能大于Z的第一電離能原因N原子3p軌道半充滿，相對穩(wěn)定．
（2）XW₂的電子式為．
（3）Q的價電子排布式為3d⁵4s²，N₃^-的分子構型為直線．
（4）下列關于WZ₂結構的說法正確的是d．
a．WZ₂直線形非極性分子
c．WZ₂中w為sp3雜化
b．WZ₂直線形極性分子
d．WZ₂中W為sp2雜化
（5）α-QW的晶胞是立方體，用X射線衍射法測得該晶體晶胞邊長a=520.0pm，26℃測得該晶體的密度為4.1/cm³，請列式計算一個晶胞重含有的Q、W離子數(shù)（5.2³=140.6）
（6）α-QW的晶胞一個側面的投影圖如圖所示，與Q離子距離最經(jīng)且距離相等的W離子構成的幾何圖形是正八面體．

Answer 1

分析 元素W的原子序數(shù)等于元素Z的原子序數(shù)加8，說明二者同主族；XW₂分子與Y₃^-為等電子體，即價電子數(shù)相同，由于W與Z同主族，且Z原子序數(shù)小于W，故可推斷出X、Y、Z為相鄰元素，分別為C元素、N元素和O元素，W為S元素；N和S^2-最外層電子數(shù)之和為13，Q的最外層電子數(shù)為2，Q原子序數(shù)為25，為Mn元素，
（1）元素周期表中，同主族元素從上到下元素的電負性逐漸減小，同周期從左到右，電負性逐漸增大，N元素的第一電離能較大，與核外電子排布有關；
（2）XW₂為二氧化碳，為共價化合物；
（3）Q原子序數(shù)為25，為Cr元素，結合等電子體判斷；
（4）WZ₂結構為SO₂，為極性分子，中心原子形成2個σ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{6-2×2}{2}$=1；
（5）計算晶胞的質(zhì)量，可確定離子數(shù)；
（6）S^2-位于面心，則Mn²⁺位于棱心，可形成正八面體．

解答 解：元素W的原子序數(shù)等于元素Z的原子序數(shù)加8，說明二者同主族；XW₂分子與Y₃^-為等電子體，即價電子數(shù)相同，由于W與Z同主族，且Z原子序數(shù)小于W，故可推斷出X、Y、Z為相鄰元素，分別為C元素、N元素和O元素，W為S元素；N和S^2-最外層電子數(shù)之和為13，Q的最外層電子數(shù)為2，Q原子序數(shù)為25，為Mn元素，
（1）電負性同一周期，從左到右逐漸增大，所以O＞N＞C，O、S位于同主族，電負性O＞S，則最大的為O，由于N原子3p軌道半充滿，相對穩(wěn)定，則第一電離能大于O的第一電離能，故答案為：O；N原子3p軌道半充滿，相對穩(wěn)定；
（2）CS₂為直線型，符合8電子穩(wěn)定結構，電子式寫為：，故答案為：；
（3）Mn原子序數(shù)為25，內(nèi)層電子排布式與Ar相同，外層電子排布式為：3d⁵4s²，CS₂分子與N₃^-為等電子體，其空間構型和化學鍵類型相同，空間構型為直線型，
故答案為：3d⁵4s²；直線；
（4）WZ₂結構為SO₂，為極性分子，中心原子形成2個σ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{6-2×2}{2}$=1，為V形的極性分子，為sp²雜化，故答案為：d；
（5）1mol晶胞的質(zhì)量為：ρ•V•N_A=4.1×6.02×10²³×（520×10^-10）³=348，設晶胞中含有a個錳離子，含有b個硫離子，則有：55a+32b=347，由于a、b均為正整數(shù)，當a=b=4時，等式成立，答：晶胞中含有4個Mn²⁺和4個S^2-；
（6）根據(jù)晶胞結構可知，與Q離子距離最近且距離相等的W離子是6個，構成的幾何圖形是正八面體，故答案為：正八面體．

點評 本題考查利用原子結構來推斷元素，然后結合元素化合物知識及基本概念和基本理論來解答，注重了對高考熱點的考查，并學會利用類推的方法來解題．