Question

1．X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外電子排布；Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低；R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多；W為金屬元素，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時(shí)反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)．回答下列問題（相關(guān)回答均用元素符號表示）：
（1）R的基態(tài)原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（2）Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低的原因是HF分子間能形成氫鍵，而HCl分子之間不存在氫鍵．
（3）X與Z中電負(fù)性較大的是O．Z的某種含氧酸鹽常用于實(shí)驗(yàn)室中X的單質(zhì)的制取，此酸根離子的空間構(gòu)型是三角錐形，此離子中含有的化學(xué)鍵類型是共價(jià)鍵，X-Z-X的鍵角＜109.5°．（填“＞”“=”或“＜”）（提示：孤電子對之間的斥力＞孤電子對與成鍵電子對之間的斥力＞成鍵電子對之間的斥力）．
（4）X與Y形成的化合物Y₂X的晶胞如圖．其中X離子的配位數(shù)為8，以相距一個(gè)X離子最近的所有Y離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為立方體．該化合物與MgO相比，熔點(diǎn)較高的是MgO．
（5）已知該化合物的晶胞邊長為a pm，則該化合物的密度為$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$g•cm^-3．（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A）

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大，R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，所以R的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，為24號鉻元素，x^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，所以X和Y分別位于第ⅥA族和ⅠA族，且X在Y的上一周期，所以XY分別為氧和鈉，或硫和鉀，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時(shí)反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)，X、Y、Z的原子序數(shù)都小于24，Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低，說明Z是磷、硫、氯中的某一種，結(jié)合元素化合物知識中實(shí)驗(yàn)室制氯氣的方法，可知，X為氧元素，W為錳元素，Z為氯元素，則Y為鈉元素，據(jù)此可以答題．

解答 解：X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大，R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，所以R的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，為24號鉻元素，x^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，所以X和Y分別位于第ⅥA族和ⅠA族，且X在Y的上一周期，所以XY分別為氧和鈉，或硫和鉀，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時(shí)反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)，X、Y、Z的原子序數(shù)都小于24，Z的氫化物的沸點(diǎn)比其上一周期同族元素氫化物的沸點(diǎn)低，說明Z是磷、硫、氯中的某一種，結(jié)合元素化合物知識中實(shí)驗(yàn)室制氯氣的方法，可知，X為氧元素，W為錳元素，Z為氯元素，則Y為鈉元素，
（1）鉻是24號元素，它的基態(tài)原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）HF分子間能形成氫鍵，故其沸點(diǎn)比較HCl高，
故答案為：HF分子間能形成氫鍵，而HCl分子之間不存在氫鍵；
（3）根據(jù)氯和氧可以存在化合物二氧化氯且氧顯-2價(jià)可知，氧元素的電負(fù)性大于氯元素，Z的某種含氧酸鹽常用于實(shí)驗(yàn)室中X的單質(zhì)的制取，此含氧酸鹽為氯酸鉀，此酸根為氯酸根（ClO₃^-），其中氯原子的價(jià)層電子對數(shù)為：$\frac{7+1}{2}$=4，孤電子對數(shù)為1，所以Cl的空間構(gòu)型為三角錐形，其中氧原子和氯原子之間是共價(jià)鍵，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論，孤電子對與共用電子對的之間的斥力大于共用電子對與共用電子對之間的斥力，所以ClO₃^-中O-Cl-O鍵的鍵角小于109.5⁰，
故答案為：O；三角錐形；共價(jià)鍵；＜；
（4）圖中空心球的個(gè)數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，實(shí)心球的個(gè)數(shù)為8，所以空心球代表氧離子，實(shí)心球代表鈉離子，根據(jù)Na₂O的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，氧離子周圍最近的鈉離子個(gè)數(shù)為8個(gè)，以相距一個(gè)氧離子最近的所有鈉離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為立方體，由于鈉離子的半徑大于鎂離子，所以在氧化鈉中的晶格能小于氧化鎂，所以氧化鎂的熔點(diǎn)高于氧化鈉，
故答案為：8；立方體；MgO；
（5）根據(jù)均攤法可知，在每個(gè)Na₂O的晶胞中含有鈉離子數(shù)為8，含有氧離子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以一個(gè)晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×62}{N{\;}_{A}}$g，Na₂O的密度為：$\frac{\frac{4×62}{N{\;}_{A}}}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$=$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$，
故答案為：$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$．

點(diǎn)評 本題主要考查了根據(jù)元素原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)推斷元素種類，并在此基礎(chǔ)上考查核外電子排布、氫鍵、離子空間構(gòu)型、晶格能對物質(zhì)性質(zhì)的影響、晶胞密度的計(jì)算，中等難度，本題的解題難點(diǎn)在于運(yùn)用元素化合知識綜合確定元素的各類．