Question

19．前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素A，B，D，X，Y，Z，基態(tài)時核外電子排布具有以下特征：A的電子層數(shù)和最外層電子數(shù)相等，非金屬元素B的已成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍，且A和B位于不同周期；D和X的價電子層中未成對電子均只有1個，并且D^-和X⁺的電子相差為8；Y、Z與X位于同一周期，它們價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2．回答下列問題：
（1）Z²⁺的價層電子排布式為3d⁸．
（2）D，X，Y三種元素中第一電離能從大到小的順序是F＞Fe＞K．（填元素符號）
（3）分子式為AD的化合物常以多聚體（AD）n的形式存在，請解釋原因HF分子間能形成氫鍵．
（4）B和氮原子可形成化合物（BN）₂，（BN）₂分子中中心原子的雜化方式為sp，φ鍵和π鍵的個數(shù)之比為3：4，空間構(gòu)型為直線形．
（5）D^-、X⁺、Y³⁺三種離子組成的化合物X₃YD₆，其中化學(xué)鍵的類型有離子鍵和配位鍵；該化合物中存在一個復(fù)雜離子，該離子的化學(xué)式為[FeF₆]^3-，配位體是F^-．
（6）Y晶體的晶胞如圖所示，晶胞邊長為apm，則Y的配位數(shù)為8，晶體的密度為$\frac{1.12×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．（用N_A 表示阿伏伽德羅常數(shù)的值）

Answer 1

分析 D和X的價電子層中未成對電子均只有1個，并且D^-和X⁺的電子相差為8，而原子序數(shù)D＞X，則D比X多兩個電子層，由于都是前四周期元素，D至少位于第二周期，則X只能為第四周期元素，結(jié)合二者離子中所帶電荷可知，D為F元素、X為K元素；A和B位于不同周期，B的原子序數(shù)小于D，則B位于第二周期、A處于第一周期，A的電子層數(shù)和最外層電子數(shù)相等，則A為H元素；非金屬元素B的已成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍，且處于第二周期，則B的電子排布式為：1s²2s²3p²，為C元素；Y、Z與X位于同一周期，說明Y和Z處于第四周期，二者的價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2，則Y、Z的基態(tài)原子核外電子排布式分別為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²、1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，即Y為Fe、Z為Ni，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：和X的價電子層中未成對電子均只有1個，并且D^-和X⁺的電子相差為8，而原子序數(shù)D＞X，則D比X多兩個電子層，由于都是前四周期元素，D至少位于第二周期，則X只能為第四周期元素，結(jié)合二者離子中所帶電荷可知，D為F元素、X為K元素；A和B位于不同周期，B的原子序數(shù)小于D，則B位于第二周期、A處于第一周期，A的電子層數(shù)和最外層電子數(shù)相等，則A為H元素；非金屬元素B的已成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍，且處于第二周期，則B的電子排布式為：1s²2s²3p²，為C元素；Y、Z與X位于同一周期，說明Y和Z處于第四周期，二者的價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2，則Y、Z的基態(tài)原子核外電子排布式分別為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²、1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，即Y為Fe、Z為Ni，
（1）Z為Ni元素，Z²⁺的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，則其價層電子排布式為：3d⁸，
故答案為：3d⁸；       
（2）D，X，Y三種元素分別為F、K、Fe，金屬性越強(qiáng)，第一電離能越小，非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，則三種元素中第一電離能從大到小的順序是：F＞Fe＞K，
故答案為：F＞Fe＞K；
（3）A、D分別為H、F元素，F(xiàn)元素非極性較強(qiáng)，HF分子間能形成氫鍵，所以分子式為HF的化合物常以多聚體（HF）_n的形式存在，
故答案為：HF分子間能形成氫鍵；
（4）B為C元素，C和氮原子可形成化合物（CN）₂，（CN）₂分子中存在C≡N鍵，其結(jié)構(gòu)式為：N≡C-C≡N，每個三鍵中含有2個π鍵和1個σ鍵，所以中心原子C原子的雜化方式為sp；（CN）₂分子中含有3個σ鍵、4個π鍵，所以σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為：3：4；其空間構(gòu)型為直線形，
故答案為：sp；3：4；直線形；
（5）A^-、B⁺和C³⁺三種離子組成的化合物的K₃FeF₆，該物質(zhì)中陰陽離子間存在離子鍵，鐵原子和氟原子間存在配位鍵，該化合物中存在一個復(fù)雜離子，該離子的化學(xué)式為[FeF₆]^3-，配位體是F^-，
故答案為：離子鍵和配位鍵；[FeF₆]^3-；F^-；
（6）Y為Fe元素，F(xiàn)e位于晶胞體心，距離Fe最近的Fe原子位于晶胞頂點(diǎn)，共有8個，即Fe的配位數(shù)為8；該晶胞的邊長為apm，則晶胞體積為（a×10^-10cm）³，每個晶胞中含有Fe原子數(shù)為：8×$\frac{1}{8}$+1=2，則晶胞的質(zhì)量為：$\frac{56}{{N}_{A}}$×2g=$\frac{112}{{N}_{A}}$g，所以晶胞的密度為：$\frac{\frac{112g}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=$\frac{1.12×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：8；$\frac{1.12×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題考查了位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用，題目難度較大，涉及晶胞計算、化學(xué)鍵類型判斷、核外電子排布、第一電離能等知識，正確推斷各元素為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握原子結(jié)構(gòu)與元素周期律、元素周期表的關(guān)系．