Question

13．X、Y、Z、W都是元素周期表中的前四周期元素，它們的核電荷數依次增大．X原子的最外層p軌道的電子為半充滿結構，Y是地殼中含量最多的元素．Z元素形成的一種化合物常用作凈水劑．W元素是第四周期元素中未成對電子數最多的元素，WCl₃能與X、Y的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1，1mol配合物與足量的AgNO₃溶液反應能生成3molAgCl．請回答下列問題：
（1）XH₃可作低溫溶劑，它易液化的原因是氨氣分子間能形成分子間氫鍵，Y所在周期中第一電離能最大的主族元素是F．
（2）XY₃^-離子的立體構型是平面三角形，其中心原子采取sp²雜化．
（3）W³⁺的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，WCl₃形成的六配位的配合物化學式為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．
（4）某種Z-Fe合金的晶胞如圖所示，該合金的化學式為Fe₂Al．若晶胞的邊長為a nm，則合金的密度為$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W都是元素周期表中的前四周期元素，它們的核電荷數依次增大．Y是地殼中含量最多的元素，則Y為O元素；X原子的最外層p軌道的電子為半充滿結構，最外層電子排布為2s²2p³，故X為N元素；Z元素形成的一種化合物常用作凈水劑，則Z為Al；W元素是第四周期元素中未成對電子數最多的元素，外圍電子排布為3d⁵4s¹，故W為Cr，CrCl₃能與NH₃、H₂O六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1，1mol配合物與足量的AgNO₃溶液反應能生成3molAgCl，氯離子完全在外界，則該配合物[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃，據此解答．

解答 解：X、Y、Z、W都是元素周期表中的前四周期元素，它們的核電荷數依次增大．Y是地殼中含量最多的元素，則Y為O元素；X原子的最外層p軌道的電子為半充滿結構，最外層電子排布為2s²2p³，故X為N元素；Z元素形成的一種化合物常用作凈水劑，則Z為Al；W元素是第四周期元素中未成對電子數最多的元素，外圍電子排布為3d⁵4s¹，故W為Cr，CrCl₃能與NH₃、H₂O六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1，1mol配合物與足量的AgNO₃溶液反應能生成3molAgCl，氯離子完全在外界，則該配合物[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．
（1）NH₃可作低溫溶劑，它易液化的原因是：氨氣分子間能形成分子間氫鍵，同周期隨原子序數增大，第一電離能呈增大趨勢，Y（O元素）所在周期（第二周期）中第一電離能最大的主族元素是F元素，
故答案為：氨氣分子間能形成分子間氫鍵；F；
（2）NO₃^-離子中N原子價層電子對數為3+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3，沒有孤電子對，其立體構型是平面三角形，其中心N原子采取sp²雜化，
故答案為：平面三角形；sp²；
（3）Cr³⁺的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；WCl₃形成的六配位的配合物化學式為：[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃；
（4）晶胞中Al原子數目為4，Fe原子數目為1+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$=8，故該合金的化學式為Fe₂Al，晶胞質量為$\frac{4×27+56×8}{{N}_{A}}$g，若晶胞的邊長為a nm，則合金的密度為$\frac{4×27+56×8}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-7cm）³=$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：Fe₂Al；$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電離能、氫鍵、雜化理論、分子構型、配合物、晶胞計算等，注意理解配合物內界與外界微粒性質不同，難度中等．