Question

14．現(xiàn)有前四周期T、X、Y、Z、W、M六種元素，已知W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小，其中W原子的s電子總數(shù)等于p電子總數(shù)的2倍．M原子的M能層上有4個未成對電子．請完成下列問題：
（1）寫出W、Z、X、T四種元素第一電離能由大到小的順序（用元素符號表示）F＞N＞O＞C．
（2）M原子的基態(tài)電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²．
（3）根據(jù)VESPR理論，推斷出由W與X兩元素組成的最簡單二價陰離子的空間構(gòu)型為平面三角形，W原子的雜化類型為sp²雜化．
（4）Y與T、X、Z、W所形成的最簡單化合物的沸點由高到低順序為（用化學式表示）：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄．
（5）WX₂晶體的晶胞中最近的兩微粒之間的距離（設(shè)晶胞棱長為a）是$\frac{\sqrt{2}}{2}$a．
（6）某藍色晶體，其特征是M²⁺、M³⁺離子分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點，而立方體的每條棱上均有一個WZ^-．第三周期與冷水可以反應(yīng)的金屬元素R的離子位于立方體的恰當位置上．
①根據(jù)特征可知該晶體的化學式（用最簡整數(shù)表示）為：KFe₂（CN）₆．
②該立方體否（填“是”或“否”）屬于該物質(zhì)的晶胞，R的離子在晶體中的位置是Na⁺位于每間隔一個立方體的體心．

Answer 1

分析 W的s能級上電子總數(shù)等于p能級上電子總數(shù)的2倍，則電子排布式為：1s²2s²2p²，故W為C；W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小，故Z為N、X為O、T為F、Y為H；M原子的M能層上有4個未成對電子，則電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則M為Fe．
（1）同周期主族元素，從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，但是氮原子的2p軌道上電子半充滿，較穩(wěn)定，第一電離能比氧的大；
（2）Fe原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（3）W與X兩元素組成的最簡單二價陰離子為CO₃^2-，計算C原子孤電子對數(shù)、價層電子對數(shù)，確定空間構(gòu)型與雜化方式；
（4）相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強，沸點越高，含有氫鍵增大沸點，結(jié)合物質(zhì)的狀態(tài)判斷；
（5）CO₂晶體為面心六方密堆積，晶胞面對角線上的CO₂相鄰；
（6）①第三周期與冷水可以反應(yīng)的金屬元素R為Na，根據(jù)均攤法計算立方體中Fe²⁺、Fe³⁺、CN^-數(shù)目，根據(jù)電中性確定Na⁺數(shù)目，進而確定化學式；
②一般情況下晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看成是無數(shù)晶胞無隙并置而成的．

解答 解：W的s能級上電子總數(shù)等于p能級上電子總數(shù)的2倍，則電子排布式為：1s²2s²2p²，故W為C；W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小，故Z為N、X為O、T為F、Y為H；M原子的M能層上有4個未成對電子，則電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則M為Fe．
（1）同周期主族元素，從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，但是氮原子的2p軌道上電子半充滿，較穩(wěn)定，第一電離能比氧的大，故第一電離能由大到小的順序為：F＞N＞O＞C，
故答案為：F＞N＞O＞C；
（2）M為Fe元素，其原子序數(shù)為26，其基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²；
（3）W為C、X為O元素，W與X兩元素組成的最簡單二價陰離子為CO₃^2-，CO₃^2-的中C原子價層電子對數(shù)=3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=3，所以C原子采取sp²雜化，C原子沒有最外層不存在未成鍵電子對，所以CO₃^2-的空間構(gòu)型為平面三角形，
故答案為：平面三角形；sp²雜化；
（4）Y與T、X、Z、W所形成的最簡單化合物分別為HF、H₂O、NH₃、CH₄，由于HF、H₂O、NH₃中存在氫鍵，所以CH₄的沸點最低；常溫下水為氣態(tài)，氟化氫和氨氣為氣態(tài)，則水的沸點最高，HF相對分子質(zhì)量大于氨氣，HF分子間作用力更強，HF的沸點大于氨氣，所以四種氣體的沸點大小為：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄，
故答案為：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄；
（5）CO₂晶體為面心六方密堆積，晶胞面對角線上的CO₂相鄰，設(shè)晶胞棱長為a，最近的兩微粒之間的距離是$\frac{\sqrt{2}}{2}$a，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$a；
（6）①第三周期與冷水可以反應(yīng)的金屬元素R為Na，立方體中Fe原子有8×$\frac{1}{8}$=1個，F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺離子各占一半，總電荷為+2.5，CN^-為12×$\frac{1}{2}$=3，所帶電荷為-3，根據(jù)電中性知Na⁺應(yīng)是0.5個，故化學式為：NaFe₂（CN）₆，
故答案為：NaFe₂（CN）₆；
②一般情況下晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看成是無數(shù)晶胞無隙并置而成的，F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺離子分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點，該立方體不是晶胞，每兩個立方體內(nèi)有一個Na⁺離子，則Na⁺位于每間隔一個立方體的體心，
故答案為：否；Na⁺位于每間隔一個立方體的體心．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、沸點比較、晶胞結(jié)構(gòu)及計算等，熟記中學常見晶胞結(jié)構(gòu)，（6）中注意利用電荷守恒確定鈉數(shù)目，鈉離子位置確定為易錯點，需要學生具備一定的空間現(xiàn)象．