题目内容

20.X、Y、Z、W、Q五种前四周期元素,原子序数依次增大.已知X、Y、Z、W均为非金属元素,XW2分子与Y3-为等电子体,元素W的原子序数等于元素Z的原子序数加8,Q的最外层电子数为2,次外层电子数等于Y和W2-最外层电子数之和,根据以上信息回答下列问题:
(1)上述五种元素中电负性最大的是O(填元素符号,下同),Y的第一电离能大于Z的第一电离能原因N原子3p轨道半充满,相对稳定.
(2)XW2的电子式为
(3)Q的价电子排布式为3d54s2,N3-的分子构型为直线.
(4)下列关于WZ2结构的说法正确的是d.
a.WZ2直线形非极性分子
c.WZ2中w为sp3杂化
b.WZ2直线形极性分子
d.WZ2中W为sp2杂化
(5)α-QW的晶胞是立方体,用X射线衍射法测得该晶体晶胞边长a=520.0pm,26℃测得该晶体的密度为4.1/cm3,请列式计算一个晶胞重含有的Q、W离子数(5.23=140.6)
(6)α-QW的晶胞一个侧面的投影图如图所示,与Q离子距离最经且距离相等的W离子构成的几何图形是正八面体.

分析 元素W的原子序数等于元素Z的原子序数加8,说明二者同主族;XW2分子与Y3-为等电子体,即价电子数相同,由于W与Z同主族,且Z原子序数小于W,故可推断出X、Y、Z为相邻元素,分别为C元素、N元素和O元素,W为S元素;N和S2-最外层电子数之和为13,Q的最外层电子数为2,Q原子序数为25,为Mn元素,
(1)元素周期表中,同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减小,同周期从左到右,电负性逐渐增大,N元素的第一电离能较大,与核外电子排布有关;
(2)XW2为二氧化碳,为共价化合物;
(3)Q原子序数为25,为Cr元素,结合等电子体判断;
(4)WZ2结构为SO2,为极性分子,中心原子形成2个σ键,孤电子对数为$\frac{6-2×2}{2}$=1;
(5)计算晶胞的质量,可确定离子数;
(6)S2-位于面心,则Mn2+位于棱心,可形成正八面体.

解答 解:元素W的原子序数等于元素Z的原子序数加8,说明二者同主族;XW2分子与Y3-为等电子体,即价电子数相同,由于W与Z同主族,且Z原子序数小于W,故可推断出X、Y、Z为相邻元素,分别为C元素、N元素和O元素,W为S元素;N和S2-最外层电子数之和为13,Q的最外层电子数为2,Q原子序数为25,为Mn元素,
(1)电负性同一周期,从左到右逐渐增大,所以O>N>C,O、S位于同主族,电负性O>S,则最大的为O,由于N原子3p轨道半充满,相对稳定,则第一电离能大于O的第一电离能,故答案为:O;N原子3p轨道半充满,相对稳定;
(2)CS2为直线型,符合8电子稳定结构,电子式写为:,故答案为:
(3)Mn原子序数为25,内层电子排布式与Ar相同,外层电子排布式为:3d54s2,CS2分子与N3-为等电子体,其空间构型和化学键类型相同,空间构型为直线型,
故答案为:3d54s2;直线;
(4)WZ2结构为SO2,为极性分子,中心原子形成2个σ键,孤电子对数为$\frac{6-2×2}{2}$=1,为V形的极性分子,为sp2杂化,故答案为:d;
(5)1mol晶胞的质量为:ρ•V•NA=4.1×6.02×1023×(520×10-103=348,设晶胞中含有a个锰离子,含有b个硫离子,则有:55a+32b=347,由于a、b均为正整数,当a=b=4时,等式成立,答:晶胞中含有4个Mn2+和4个S2-
(6)根据晶胞结构可知,与Q离子距离最近且距离相等的W离子是6个,构成的几何图形是正八面体,故答案为:正八面体.

点评 本题考查利用原子结构来推断元素,然后结合元素化合物知识及基本概念和基本理论来解答,注重了对高考热点的考查,并学会利用类推的方法来解题.

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