Question

11．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态．请回答下列问题：
（1）R核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p²．
（2）X、Y、Z、W形成的有机物YW（ZX₂）₂中Y、Z的杂化轨道类型分别为sp²、sp³，ZW₃^-离子的立体构型是V形．
（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是SiO₂（填化学式），原因是SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体．
（4）将Q单质的粉末加入到ZX₃的浓溶液中，并通入W₂，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-．
（5）W和Na的一种离子化合物的晶胞结构如图，该离子化合物为Na₂O（填化学式）．Na⁺的配位数为4，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为立方体．已知该晶胞的密度为ρg•cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则两个最近的W离子间距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10^-7nm．（用含ρ、N_A的计算式表示）

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns²np³，原子序数小于Si，故Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Q为Cu元素，据此解答．

解答 解：X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns²np³，原子序数小于Si，故Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Q为Cu元素，
（1）Si核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p²，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）H、C、N、O形成的有机物CO（NH₂）₂，分子中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，C原子采取sp²杂化，N原子形成3个σ键，含有1对孤电子对，N原子采取sp³杂化；
NO₂^-离子中N原子孤电子对数为$\frac{5+1-2×2}{2}$=1、价层电子对数为2+1=3，故其立体构型是V形，
故答案为：sp²、sp³；V形；
（3）Y、R的最高价氧化物分别为二氧化碳、二氧化硅，SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体，故沸点较高的是 SiO₂，
故答案为：SiO₂； SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体；
（4）将Cu单质的粉末加入到NH₃的浓溶液中，并通入O₂，充分反应后溶液呈深蓝色，反应生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，该反应的离子方程式为：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-，
故答案为：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-；
（5）晶胞中Na⁺离子数目为8，O^2-离子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Na⁺离子、O^2-离子数目之比为2：1，故该晶体化学式为Na₂O，由图可知，每个Na⁺离子周围有4个O^2-离子，Na⁺离子配位数为4，距一个阴离子周围最近的所有阳离子有8个，8个钠离子构成的几何体为：立方体，
面心O^2-离子与顶点O^2-离子距离最近，晶胞质量为$\frac{4×62}{{N}_{A}}$g，该晶胞的密度为ρg•cm^-3，而晶胞体积为$\frac{4×62}{{N}_{A}}$g÷ρg•cm^-3=$\frac{248}{ρ{N}_{A}}$cm³，晶胞棱长为$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm，则两个最近的W离子间距离为$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10^-7nm，
故答案为：Na₂O；4；立方体；$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10^-7．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道、分子构型、晶体类型与性质、配合物、晶胞结构与计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．