题目内容

14．X、Y、Z、M、R、W均为周期表中前四周期的元素．X的基态原子外围电子排布式为3s2；Y原子的L电子层的P能级上有一个空轨道；Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子； M 的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反； W为过渡元素，其基态原子外围电子排布成对电子数是未成对电子数4倍．回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）：
（1）X的基态原子有12种运动状态不同的电子；
（2）ZM3-的离子空间构型为平面三角形，其中Z的杂化方式为SP2杂化；
（3）W的元素符号MnW与YM易形成配合物W（YM）4，在W（YM）4中W的化合价为0；与YM分子互为等电子体的离子的化学式为CN-或C22-，O22+．
（4）W单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式，晶胞分别如图A、B所示：

①图B中原子堆积方式为面心立方最密堆积，A、B中W原子的配位数之比为2：3．
②A、B晶胞的棱长分别为a cm和b cm，则A、B两种晶体的密度之比为b3：2a3．
③图A的堆积方式空间利用率$\frac{\sqrt{3}π}{8}×100%$（用含π的式子表示）

分析 X、Y、Z、M、W均为周期表中前四周期的元素，X的基态原子外围电子排布式为3s2，则X为第三周期ⅡA族元素，为Mg元素；
Y基态原子的L电子层的p能级上有一个空轨道，原子核外电子排布为1s22s22p2，则Y为C元素；
Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，则Z处于第二周期，电子排布式为：1s22s22p3，为N元素；
M的基态原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反，原子核外电子排布为1s22s22p4，则M为O元素；
W为过渡元素，它的其基态原子外围电子排布成对电子数是未成对电子数4倍，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2，故W为Mn元素，据此进行解答．

解答 解：X、Y、Z、M、W均为周期表中前四周期的元素，X的基态原子外围电子排布式为3s2，则X为第三周期ⅡA族元素，为Mg元素；
Y基态原子的L电子层的p能级上有一个空轨道，原子核外电子排布为1s22s22p2，则Y为C元素；
Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，则Z处于第二周期，电子排布式为：1s22s22p3，为N元素；
M的基态原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反，原子核外电子排布为1s22s22p4，则M为O元素；
W为过渡元素，它的其基态原子外围电子排布成对电子数是未成对电子数4倍，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2，故W为Mn元素，
（1）X为Mg元素，其基态原子核外电子排布为1s22s22p63s2，每一个电子的运动状态均不同，故核外有12种运动状态不同的电子，故答案为：12；
（2）ZM3-为NO3-，NO3-中N原子的价层电子对数为：$\frac{5+1}{2}$=3，没有孤电子对，所以NO3-的空间构型为平面三角形，N原子采用sp2杂质，
故答案为：平面三角形；sp2；
（3）W与YM易形成配合物W（YM）4为Mn（CO）4，Mn与CO易形成配合物Fe（CO）4化合价的代数和为0，CO的化合价的代数和为0，则Mn的化合价为0；
根据等电子体的定义，CO的等电子体必须是双原子分子或离子，且电子总数相等，所以与CO分子互为等电子体的离子的化学式为CN-或C22-，O22+，
故答案为：Mn；0；CN-或C22-，O22+；
（4）①以顶点Mn原子研究，与之最近的原子处于面心，每个顶点为12个面共用，故面心立方最密堆积中Mn原子配位数为12，体心立方堆积中Mn原子配位数为8，故A、B两种堆积中配位数之比为8：12=2：3，
故答案为：面心立方最密堆积；2：3；
②A中原子占据体心和顶点，为体心立方结构，原子数为1+8×$\frac{1}{8}$=2，B中占据顶点和面心，原子数为6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，所以体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比1：2；A、B晶胞的棱长分别为a cm和b cm，体积分别为a3cm3、b3cm3，晶胞的密度等于晶胞中铁原子的质量与体积的比，为 $\frac{2m}{{a}^{3}}$：$\frac{4m}{{b}^{3}}$=b3：2a3，
故答案为：b3：2a3；
③图A中原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，原子半径为r，原子总体积为2×$\frac{4π{r}^{3}}{3}$，晶胞体积为$（\frac{4r}{\sqrt{3}}）^{3}$，空间利用率=$\frac{原子总体积}{晶胞体积}$×100%=$\frac{\sqrt{3}π}{8}×100%$，
故答案为：$\frac{\sqrt{3}π}{8}×100%$．

点评 本题考查位置、结构与性质关系的综合应用、晶胞的计算等知识，题目难度中等，推断各元素为解答关键，注意掌握原子结构与元素周期律、元素周期律的关系，（4）为难点，需要明确均摊法在晶胞计算中的应用．

练习册系列答案
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4．稳定的ClO2易溶于水，熔点为-59.5℃，沸点为11℃，能在碱性条件下与H2O2反应，生成ClO2-．它是国际公认的新一代高效、广谱、安全杀菌保鲜剂．但液态二氧化氯不稳定，易爆炸，在生成、包装、运输方面不便．二氧化氮使用化学方法固化在载体上，使用时再释放出来、工业上NaClO2的主要原料，采用H2O2、NaClO3和NaOH等制备NaClO2的工艺装置如下：

（1）反应器发生的化学反应方程式为2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2+O2↑+Na2SO4+2H2O．
（2）装置3的名称为B．
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5．Q、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，X、Y是金属元素，Q、W、Z是非金属元素．X是同周期中金属性最强的元素，五种元素核电荷数之和为55，对应原子最外层电子数之和为21．W、Z最外层电子数相同，但Z的核电荷数是W的2倍．
（1）Q在周期表中位置是第二周期第VA 族．
（2）X、Y各自的最高价氧化物对应的水化物可以发生反应生成盐和水，请写出该反应的离子方程式：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．
（3）X单质能在W单质中燃烧可生成化合物R，R的电子式，该物质所含有的微粒间作用力的类型为离子键、共价键．
（4）Z的氢化物与W的一种氢化物发生反应可生成Z的单质，写出其化学方程式H2S+H2O2 =S↓+2H2O．
2．下列关于物质性质的比较，不正确的是（　　）
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（1）实验中观察到的现象是镁片逐渐溶解、管中产生无色气泡、管中产生无色气泡；
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（4）由实验推知，反应中生成MgCl2和H2时形成化学键所释放的总能量大于（填“大于”“小于”或“等于”）消耗镁片和盐酸时断裂化学键所吸收的总能量．
19．若m克FeS2在氧气中完全燃烧生成SO2和Fe2O3时，转移的电子总数为n个，则阿伏加德罗常数可表示为（　　）
A．$\frac{12n}{m}$B．$\frac{60n}{m}$C．$\frac{11m}{120n}$D．$\frac{120n}{11m}$
6．如表所示的是元素周期表中一部分，表中所列出的字母分别代表着某一化学元素．根据下表中所列元素回答下列中的问题．

（1）最活泼非金属元素名称是氟；最高价氧化物对应的水化物酸性最强的化合物的化学式是HClO4；
（2）元素m的原子结构示意图为
（3）元素k在周期表的位置是第四周期第Ⅷ族，k3+的检验方法取含有Fe3+的溶液，滴加KSCN溶液，溶液被血红色．
（4）l有两种氧化物A，B，其中A高温下可分解，方程式为4CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu2O+O2↑，现象为黑色物质变为砖红色，一定质量的A，B混合物加热至质量不在变化，固体质量减少了48克，则混合物中A的物质的量为6mol
（5）c、e、f、i的简单离子的半径由大到小的顺序Cl-＞O2-＞Na+＞Al3+（填离子符号）；
g、b、i的氢化物稳定性由大到小的顺序为HCl＞CH4＞SiH4（填化学式）．
（6）e的最高价氧化物对应的水化物不能装在带磨口玻璃塞的试剂瓶，请用离子方程式说明其原因SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．
3．某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯的装置如图所示，A中放有浓硫酸，B中放有乙醇、无水醋酸钠，D中放有饱和碳酸钠溶液．
已知：①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl2•6C2H5OH
②有关有机物的沸点：
试剂乙醚乙醇乙酸乙酸乙酯
沸点/℃34.778.511877.1
请回答：
（1）浓硫酸的作用：制乙酸、催化剂、脱水剂；若用同位素18O示踪法确定反应产物水分子中氧原子的提供者，写出能表示18O位置的化学方程式：CH3COOH+CH3CH218OHCH3CO18OC2H5+H2O．
（2）球形干燥管C的作用是防止倒吸、冷凝．若反应前向D中加入几滴酚酞，溶液呈红色，产生此现象的原因是（用离子方程式表示）CO32-+H2O?HCO3-+OH-反应结束后D中的现象是溶液分层，上层无色油体液体，下层溶液颜色变浅．
（3）从D中分离出的乙酸乙酯中常含有一定量的乙醇、乙醚和水，应先加入无水氯化钙，分离出乙醇；再加入（此空从下列选项中选择）C；然后进行蒸馏，收集77℃左右的馏分，以得到较纯净的乙酸乙酯：
A．五氧化二磷       B．碱石灰       C．无水硫酸钠    D．生石灰．
4．NA为阿伏伽德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A．18gD2O中含有的质子数均为10NA
B．2L0.5mol/L硫酸溶液中含有氢离子数目为NA
C．标准状况下，22.4LSO3所含有的分子数目为NA
D．过氧化钠与水反应时生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA

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