Question

20．X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大．其相关信息如下表所示：

X的基态原子中电子分布在三个不同的能级中，且每个能级中的电子总数相同

Y元素的族序数是周期序数的三倍

Z元素的电负性在所有元素中最大

W原子的第一至第六电离能分别为：I1=578KJ•mol-1，I2=1817KJ•mol-1，I3=2745KJ•mol-1，I4=11575KJ•mol-1，I5=14830KJ•mol-1，I6=18376KJ•mol-1

Q为前四周期中电负性最小的元素

R原子最高能层上只有1个单电子，其余各能层均已充满电子．

请回答：
（1）R在周期表中位于ds区，写出R基态原子的价电子排布式3d¹⁰4s¹．
（2）X与Y形成的二元化合物中属于非极性分子的CO₂ （用化学式表示）．
（3）写出Z元素的单质与水反应的方式2F₂+2H₂O=4HF+O₂，此反应中氧化剂与氧化产物物质的量之比为2：1．
（4）X的氯化物的熔点比Q的氯化物的熔点低（“高”或“低”），理由是CCl₄属于分子晶体，KCl属于离子晶体．
（5）光谱证实单质W与强碱性溶液反应有[W（OH）₄]^-生成，则中[W（OH）₄]^--存在acd（填选项字母）
a．极性共价键      b．非极性共价键    c．配位键    d．σ键    e．π键
（6）金刚砂（SiC）的结构与金刚石（4个碳原子在立方体体内，其余碳原子分别位于面心和顶角）相似，硬度与金刚石相当，则金刚砂的晶胞中含有4个硅原子，4个碳原子，其中硅原子的杂化方式为sp³．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大，X元素的基态原子中电子分布在三个不同的能级中，且每个能级中的电子总数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，则X为C元素；Y元素的族序数是其周期数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则Y为O元素；Z元素的电负性在所有元素中最大，则Z为F元素；Q为前四周期中电负性最小的元素，则Q为钾元素；W原子的第四电离能剧增，表现+3价，原子序数小于K，则W为Al元素；R处于第四周期，R原子最高能层上只有1个单电子，其余各能层均已充满电子，原子核外电子数为2+8+18+1=29，故R为Cu，据此解答．

解答 解：X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大，X元素的基态原子中电子分布在三个不同的能级中，且每个能级中的电子总数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，则X为C元素；Y元素的族序数是其周期数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则Y为O元素；Z元素的电负性在所有元素中最大，则Z为F元素；Q为前四周期中电负性最小的元素，则Q为钾元素；W原子的第四电离能剧增，表现+3价，原子序数小于K，则W为Al元素；R处于第四周期，R原子最高能层上只有1个单电子，其余各能层均已充满电子，原子核外电子数为2+8+18+1=29，故R为Cu．
（1）R为Cu，处于周期表中第四周期第IB族，属于ds区元素，基态原子的价电子排布式为3d¹⁰4s¹，
故答案为：ds；3d¹⁰4s¹；
（2）X与Y形成的二元化合物由CO、CO₂，属于非极性分子的是CO₂，
故答案为：CO₂；
（3）Z元素的单质与水反应的方式为：2F₂+2H₂O=4HF+O₂，此反应中氧化剂为F₂，氧化产物为O₂，氧化剂与氧化产物物质的量之比为2：1，
故答案为：2F₂+2H₂O=4HF+O₂；2：1；
（4）X的氯化物为CCl₄，属于分子晶体，Q的氯化物为KCl，属于离子晶体，故熔点CCl₄＜KCl，
故答案为：低；CCl₄属于分子晶体，KCl属于离子晶体；
（5）[Al（OH）₄]^-中氢原子和氧原子之间存在极性共价键，为σ键，铝原子含有空轨道，氧原子含有孤电子对，所以该离子中含有配位键，
故答案为：acd；
（6）金刚砂（SiC）的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，则金刚砂的晶胞中含有硅原子个数=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，金刚砂中碳原子和硅原子个数之比为1：1，所以该晶胞中碳原子个数是4，每个硅原子连接4个C-Si键，所以硅原子的杂化方式为sp³，
故答案为：4；4；sp³．

点评 本题考查结构性质位置关系、核外电子排布规律、化学键、晶胞结构及计算等，难度中等，推断元素是解题关键，注意利用均摊法进行晶胞的有关计算．