Question

8．W、X、Y、Z為前四周期的元素，原子序數(shù)依次增大．W原子中各能級(jí)上的電子數(shù)相等，有2個(gè)未成對(duì)電子；X與W在同一周期，也有兩個(gè)未成對(duì)電子；Y²⁺與X^2-具有相同的電子構(gòu)型，Z的原子序數(shù)為28．
（1）Z原子的價(jià)層電子排布式為3d⁸4s²．
（2）與同周期的相鄰元素比較，Y原子的第一電離能較大（填“較大”或“較小”），原因是鎂的價(jià)電子排布是3s²，達(dá)到S亞層的全充滿狀態(tài)，與相鄰原子比較，Mg原子相對(duì)穩(wěn)定．
（3）WX₂分子中，共價(jià)鍵的類型有σ鍵和π鍵，W原子的雜化軌道類型為sp雜化；WX₃^2-中心原子上的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，立體構(gòu)型為平面三角形，寫出WX₃^2-具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子：SO₃、NO₃^-（寫兩種）
（4）化合物YX的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Y的配位數(shù)是6；其熔點(diǎn)高于（填“高于”、“低于”或“約等于”）NaCl，原因是與NaCl晶體相比，MgO晶體中離子的電荷數(shù)大、半徑小，因此MgO的晶格能大于NaCl的晶格能（從晶體微觀結(jié)構(gòu)的角度解釋）．
（5）由W、Y、Z三種元素組成的一種簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)的化合物具有超導(dǎo)性，其晶胞中W位于體心位置，Y位于頂角，Z占據(jù)面心位置，該化合物的化學(xué)式為MgCNi₃，晶體中Y原子周圍距離最近的Z原子有12，該新型超導(dǎo)材料晶胞參數(shù)a=0.3812nm，列式計(jì)算該晶體的密度（g•cm^-3）6.029g•cm^-3．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z為前四周期的元素，原子序數(shù)依次增大．
W原子中各能級(jí)上的電子數(shù)相等，有2個(gè)未成對(duì)電子，則W的電子排布式為1s²2s²2p²，即W為C元素；
X與W在同一周期，也有兩個(gè)未成對(duì)電子，則X電子排布式為1s²2s²2p⁴，即X為O元素；
Y²⁺與X^2-具有相同的電子構(gòu)型，則Y為Mg元素；
Z的原子序數(shù)為28，則Z為Ni元素，據(jù)此解答．

解答 解：W、X、Y、Z為前四周期的元素，原子序數(shù)依次增大．
W原子中各能級(jí)上的電子數(shù)相等，有2個(gè)未成對(duì)電子，則W的電子排布式為1s²2s²2p²，即W為C元素；
X與W在同一周期，也有兩個(gè)未成對(duì)電子，則X電子排布式為1s²2s²2p⁴，即X為O元素；
Y²⁺與X^2-具有相同的電子構(gòu)型，則Y為Mg元素；
Z的原子序數(shù)為28，則Z為Ni元素，
（1）Z為Ni元素，原子的價(jià)層電子排布式為3d⁸4s²，故答案為：3d⁸4s²；
（2）鎂的價(jià)電子排布是3s²，達(dá)到S亞層的全充滿狀態(tài)，與相鄰原子比較，Mg原子相對(duì)穩(wěn)定，不易失電子，第一電離能較大，故答案為：較大；鎂的價(jià)電子排布是3s²，達(dá)到S亞層的全充滿狀態(tài)，與相鄰原子比較，Mg原子相對(duì)穩(wěn)定；
（3）CO₂分子的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，即共價(jià)鍵的類型為σ鍵和π鍵．CO₂分子中心原子C電子對(duì)數(shù)為$\frac{1}{2}$（4+0）=2，故雜化方式為sp雜化．CO₃^2-離子中心原子是碳原子，碳原子最外層4個(gè)電子全部用于成鍵，沒有孤電子對(duì)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)，CO₃^2-的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3；VSEPR模型名稱為平面三角形．
與CO₃^2-具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子為等電子體，應(yīng)含有4個(gè)原子，價(jià)電子數(shù)為24，常見有SO₃、NO₃^-，
故答案為：σ鍵和π鍵；sp雜化；0；平面三角形；SO₃、NO₃^-；
（4）化合物MgO的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，屬于立方面心型，Mg的配位數(shù)是6，與NaCl晶體相比，MgO晶體中離子的電荷數(shù)大、半徑小，因此MgO的晶格能大于NaCl的晶格能，故答案為：6；與NaCl晶體相比，MgO晶體中離子的電荷數(shù)大、半徑小，因此MgO的晶格能大于NaCl的晶格能；
（5）晶體中碳位于體心，只有一個(gè)，鎂位于角上，每個(gè)鎂原子被8個(gè)晶胞共用，故每個(gè)晶胞中鎂原子個(gè)數(shù)為8×0.125=1個(gè)，鎳位于面心，每個(gè)鎳原子被兩個(gè)晶胞共用，故每個(gè)晶胞中鎳原子個(gè)數(shù)為6×0.5=3個(gè)，故晶體化學(xué)式為MgCNi₃，每個(gè)晶胞中鎂周圍有3個(gè)鎳原子，每個(gè)鎂被八個(gè)晶胞共用，上方的四個(gè)晶胞中有六個(gè)鎳原子，對(duì)稱的下方也有六個(gè)，一共12個(gè)，晶體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$=$\frac{（12+59×3+12）g/mol}{（0.3812×1{0}^{-7}cm）^{3}×6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$=6.029g•cm^-3，
故答案為：MgCNi₃；12；6.029g•cm^-3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用、晶胞的計(jì)算，題目難度中等，合理推斷各元素為解答關(guān)鍵，注意掌握元素周期表結(jié)構(gòu)及元素周期律的內(nèi)容，明確常見金屬晶體堆積方式，試題知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．