Question

20．X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其中原子序数依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外电子排布；Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质．
回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）：
（1）R的基态原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹．
（2）Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是氟化氢分子之间有氢键．
（3）X与Z中电负性较大的是O．Z的某种含氧酸盐常用于实验室制取X形成的单质，此酸根离子的空间构型为三角锥形，此离子中所含化学键的类型是共价键，X-Z-X的键角＜109°28′
（填“＞”、“＜”或“=”，已知：孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对之间的斥力）．
（4）X与Y形成的化合物Y₂X的晶胞如图．
其中X离子的配位数为8，与一个X离子距离最近的所有的Y离子为顶点的几何体为正方体或立方体．
该化合物与MgO相比，熔点较高的是MgO．
（5）已知该化合物的晶胞边长为a pm，则该化合物的密度为$\frac{4×62}{{a}^{3}×10{\;}^{-30}×N{\;}_{A}}$g•cm^-3（只要求列出算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A）．

Answer 1

分析 X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质，且Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低，则Z为Cl元素，W为Mn元素；前四周期中基态原子中单电子数最多也即价层电子排布式为3d⁵4s¹（单电子数为6），则R为铬元素；X、Y、Z原子序数依次增大，X^2-和Y⁺有相同的核外电子排布，则X为O元素，Y为Na元素；X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质，可知W为Mn元素，据此答题；

解答 解：X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质，且Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低，则Z为Cl元素，W为Mn元素；前四周期中基态原子中单电子数最多也即价层电子排布式为3d⁵4s¹（单电子数为6），则R为铬元素；X、Y、Z原子序数依次增大，X^2-和Y⁺有相同的核外电子排布，则X为O元素，Y为Na元素；X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质，可知W为Mn元素，
（1）依据洪特规则可推知前四周期中基态原子中单电子数最多也即价层电子排布式为3d⁵4s¹（单电子数为6），则R为铬元素，其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹；
（2）Z为Cl元素，同周期上主族的元素为F，氟化氢分子之间有氢键，所以氟化氢的沸点高于氯化氢，
故答案为：氟化氢分子之间有氢键；
（3）O与Cl中电负性较大的是O；Cl的含氧酸盐中用于实验室制取氧气的盐为KClO₃，ClO₃^-的价层电子对数为4（3个σ键、1个孤电子对），故ClO₃^-的空间构型与NH₃相同为三角锥形；ClO₃^-中Cl、O间为共价键，ClO₂中，氯原子按xp3杂化，有两对孤电子对，由于孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对之间的斥力所以O-Cl-O的键角＜109°28′，
故答案为：O；三角锥形；共价键；＜；
（4）由晶胞结构可知，白球位于顶点和面心，数目为：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑球位于体内，数目为8，则白球代表O^2-，黑球代表Na⁺，O^2-位于顶点被8个晶胞共有，即与其距离相等且最近的Na⁺数目为8，其配位数为8，这8个Na⁺构成正方体或立方体，由于镁离子半径小于钠离子，所以MgO中晶格能大于Na₂O，所以Na₂O的熔点小于MgO，
故答案为：8，正方体或立方体；MgO；
（5）利用均摊法可知一个晶胞中含有4个Na₂O微粒，故该晶胞的质量为$\frac{4×62}{N{\;}_{A}}$，晶胞体积为a³×10^-30cm³，密度为：$\frac{4×62}{{a}^{3}×10{\;}^{-30}×N{\;}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{4×62}{{a}^{3}×10{\;}^{-30}×N{\;}_{A}}$．

点评 本题考查元素推断、杂化类型、配位数和晶胞密度计算，难度不大，应利用均摊法计算出晶胞中所含微粒数．