Question

14．X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的前四周期元素．X的单质在Y₂中燃烧可生成XY和XY₂两种气体；Z的单质在Y₂中燃烧的产物ZY₂可使品红溶液褪色；W的单质是黄绿色的有毒气体；R³⁺离子的3d轨道半充满．请回答下列问题：
（1）X元素在元素周期表中的位置第二周期ⅣA族，R基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；Y、Z、R三种元素中，电负性最大的是O．（用元素符号表示）
（2）XY₂的中心原子杂化方式为sp，其分子的空间构型直线型．
（3）金属R单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示．体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际占有的R原子的个数之比为1：2．
（4）ZY₂气体通入足量的含R³⁺和Ba²⁺的混合溶液中，生成白色沉淀，该反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的前四周期元素，Z的单质在Y₂中燃烧的产物ZY₂可使品红溶液褪色，则Y是O元素、Z是S元素、ZY₂为SO₂；X的单质在Y₂中燃烧可生成XY和XY₂两种气体，且X原子序数小于Y，则X是C元素，生成的两种气体为CO、CO₂；W的单质是黄绿色的有毒气体，则W是Cl元素；R³⁺离子的3d轨道半充满，R原子外围电子排布为3d⁶4s²，核外有26个电子，故R为Fe元素．
（1）X为C元素，主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数；R为26号元素Fe，原子核外电子数为26，根据构造原理书写R基态原子核外电子排布式；元素的非金属性越强，其电负性越大；
（2）计算CO₂分子中C原子价层电子对数确定C原子杂化方式，结合价层电子对数、孤电子对数确定空间构型；
（3）利用均摊法计算晶胞中Fe原子个数之比；
（4）SO₂气体通入足量的含Fe³⁺和Ba²⁺的混合溶液中，发生氧化还原反应生成硫酸根离子、亚铁离子，硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀．

解答 解：X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的前四周期元素，Z的单质在Y₂中燃烧的产物ZY₂可使品红溶液褪色，则Y是O元素、Z是S元素、ZY₂为SO₂；X的单质在Y₂中燃烧可生成XY和XY₂两种气体，且X原子序数小于Y，则X是C元素，生成的两种气体为CO、CO₂；W的单质是黄绿色的有毒气体，则W是Cl元素；R³⁺离子的3d轨道半充满，R原子外围电子排布为3d⁶4s²，核外有26个电子，故R为Fe元素．
（1）X为C元素，处于周期表中第二周期ⅣA族，R为26号元素Fe，原子核外电子数为26，基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，O、S、Fe三种元素中，元素的非金属性越强，其电负性越大，所以这三种元素电负性大小顺序是O＞S＞Fe，则电负性最大的是O元素，
故答案为：第二周期ⅣA族；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；O；
（2）CO₂分子中中心原子价层电子对个数是2+$\frac{4-2×2}{2}$=2，不含孤电子对，所以C原子杂化方式为sp，分子空间结构为直线型，答案为：sp；直线形；
（3）体心立方晶胞中Fe原子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，面心立方中Fe原子个数=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际占有的R原子的个数之比=2：4=1：2，故答案为：1：2；
（4）SO₂气体通入足量的含Fe³⁺和Ba²⁺的混合溶液中发生氧化还原反应生成硫酸根离子、亚铁离子，硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀，离子方程式为：2Fe³⁺+SO₂+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺．

点评 本题考查位置结构性质相互关系及应用，推断元素是解题关键，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、晶胞计算、氧化还原反应等知识点，题目难度中等．