Question

7．五種短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序數(shù)依次增．X、Y是非金屬元素X、Y、Q元素的原子最高能級(jí)上電子數(shù)相等；Z元素原子的最外層電子數(shù)是次外層的兩倍；W元素原子核外有三種不同的能級(jí)且原子中p亞層與s亞層電子總數(shù)相等；Q元素電離能分別是I₁=496，I₂=4562，I₃=6912．回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)Q原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s¹．
（2）Q、W形成的化合物Q₂W₂中的化學(xué)鍵類(lèi)型是離子鍵、非極性共價(jià)鍵．
（3）Y能與氟元素形成YF₃，該分子的空間構(gòu)型是平面三角形，該分子屬于非極性分子（填“極性”或“非極性”）．Y與X可形成具有立體結(jié)構(gòu)的化合物Y₂X₆，該結(jié)構(gòu)中Y采用sp³雜化．
（4）Y（OH）₃是一元弱酸，其中Y原子因缺電子而易形成配位鍵，寫(xiě)出Y（OH）₃在水溶液中的電離方程式B（OH）₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺．
（5）Z的一種單質(zhì)晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．
①該單質(zhì)的晶體類(lèi)型為原子晶體．
②含1mol Z原子的該晶體中共有2mol化學(xué)鍵．
③己知Z的相對(duì)原子質(zhì)量為M，原子半徑為r pm，阿伏伽德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶體的密度為$\frac{3\sqrt{3}M}{64{N}_{A}{r}^{3}}$×10³⁰g•cm^-3．

Answer 1

分析 Z元素原子的最外層電子數(shù)是次外層的兩倍，最外層最多容納8個(gè)電子，則Z含有2個(gè)電子層，最外層含有4個(gè)電子，為C元素；W元素原子核外有三種不同的能級(jí)且原子中p亞層與s亞層電子總數(shù)相等，則W原子含有2個(gè)s亞層和1個(gè)p亞層，總共含有4個(gè)電子，為O元素；Q的第二電離能劇增，則Q原子最外層有1個(gè)電子，結(jié)合原子序數(shù)可知Q為Na；X、Y是非金屬元素，X、Y、Q元素的原子最高能級(jí)上電子數(shù)相等，則最高能級(jí)上含有1個(gè)電子，則X為H、Y為Be元素，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：Z元素原子的最外層電子數(shù)是次外層的兩倍，最外層最多容納8個(gè)電子，則Z含有2個(gè)電子層，最外層含有4個(gè)電子，為C元素；W元素原子核外有三種不同的能級(jí)且原子中p亞層與s亞層電子總數(shù)相等，則W原子含有2個(gè)s亞層和1個(gè)p亞層，總共含有4個(gè)電子，為O元素；Q的第二電離能劇增，則Q原子最外層有1個(gè)電子，結(jié)合原子序數(shù)可知Q為Na；X、Y是非金屬元素，X、Y、Q元素的原子最高能級(jí)上電子數(shù)相等，則最高能級(jí)上含有1個(gè)電子，則X為H、Y為Be元素，
（l）Q為Na元素，Na的原子序數(shù)為11，其電子排布為：1s²2s²2p⁶3s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s¹；
（2）Q、W形成的化合物Q₂W₂為Na₂O₂，過(guò)氧化鈉為離子化合物，化學(xué)式中含有離子鍵和O-O極性共價(jià)鍵，
故答案為：離子鍵、非極性共價(jià)鍵；
（3）Y為Be元素，Be與氟元素形成的化合物為BeF₃，BF₃中B的價(jià)電子結(jié)構(gòu)為2s²2p¹，形成分子時(shí)，進(jìn)行sp²雜化，三個(gè)sp²雜化軌道分別與三個(gè)F原子的p軌道成鍵，故BF₃分子為平面三角形，屬于非極性分子；
X為H、Y為Be，Y與X可形成具有立體結(jié)構(gòu)的化合物Be₂H₆，該結(jié)構(gòu)中Be形成4個(gè)共價(jià)鍵，采用sp³雜化，
故答案為：平面三角形；非極性；sp³；
（4）Y（OH）₃為B（OH）₃，B（OH）₃一元弱酸，其中Be原子因缺電子而易形成配位鍵，則Y（OH）₃在水溶液中的電離方程式為：B（OH）₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案為：B（OH）₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（5）①Z為C元素，根據(jù)圖示可知，該晶體屬于原子晶體，
故答案為：原子晶體；
②根據(jù)圖知，C原子配位數(shù)是4，每個(gè)碳原子連接共價(jià)鍵個(gè)數(shù)為：$\frac{1}{2}$×4=2，所以含1mol Z原子的該晶體中共有2mol化學(xué)鍵，
故答案為：2；
③C原子半徑為rpm，根據(jù)硬球接觸模型可知，體對(duì)角線四分之一處的原子與頂點(diǎn)上的原子緊貼，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a，所以$\frac{1}{4}$×（$\sqrt{3}$a）=2r，則a=$\frac{8}{\sqrt{3}}$rpm，該晶胞體積為：（$\frac{8}{\sqrt{3}}$r）³pm³，
該晶胞中C原子個(gè)數(shù)=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，1個(gè)晶胞中的質(zhì)量為：$\frac{8M}{{N}_{A}}$g，
所以該晶體的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{8M}{{N}_{A}}}{（\frac{8r}{\sqrt{3}}）^{3}p{m}^{3}}$=$\frac{\frac{8M}{{N}_{A}}}{（\frac{8r}{\sqrt{3}}×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{3\sqrt{3}M}{64{N}_{A}{r}^{3}}$×10³⁰g•cm^-3，
故答案為：$\frac{3\sqrt{3}M}{64{N}_{A}{r}^{3}}$×10³⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及晶胞計(jì)算、元素推斷、原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的應(yīng)用、原子雜化方式及構(gòu)型、離子方程式書(shū)寫(xiě)、共價(jià)鍵類(lèi)型等知識(shí)，題目難度較大，推斷元素為解答關(guān)鍵，注意掌握均攤法在晶胞計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．