Question

19．前四周期原子序数依次增大的六种元素A，B，D，X，Y，Z，基态时核外电子排布具有以下特征：A的电子层数和最外层电子数相等，非金属元素B的已成对电子数是未成对电子数的2倍，且A和B位于不同周期；D和X的价电子层中未成对电子均只有1个，并且D^-和X⁺的电子相差为8；Y、Z与X位于同一周期，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2．回答下列问题：
（1）Z²⁺的价层电子排布式为3d⁸．
（2）D，X，Y三种元素中第一电离能从大到小的顺序是F＞Fe＞K．（填元素符号）
（3）分子式为AD的化合物常以多聚体（AD）n的形式存在，请解释原因HF分子间能形成氢键．
（4）B和氮原子可形成化合物（BN）₂，（BN）₂分子中中心原子的杂化方式为sp，φ键和π键的个数之比为3：4，空间构型为直线形．
（5）D^-、X⁺、Y³⁺三种离子组成的化合物X₃YD₆，其中化学键的类型有离子键和配位键；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为[FeF₆]^3-，配位体是F^-．
（6）Y晶体的晶胞如图所示，晶胞边长为apm，则Y的配位数为8，晶体的密度为$\frac{1.12×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．（用N_A 表示阿伏伽德罗常数的值）

Answer 1

分析 D和X的价电子层中未成对电子均只有1个，并且D^-和X⁺的电子相差为8，而原子序数D＞X，则D比X多两个电子层，由于都是前四周期元素，D至少位于第二周期，则X只能为第四周期元素，结合二者离子中所带电荷可知，D为F元素、X为K元素；A和B位于不同周期，B的原子序数小于D，则B位于第二周期、A处于第一周期，A的电子层数和最外层电子数相等，则A为H元素；非金属元素B的已成对电子数是未成对电子数的2倍，且处于第二周期，则B的电子排布式为：1s²2s²3p²，为C元素；Y、Z与X位于同一周期，说明Y和Z处于第四周期，二者的价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2，则Y、Z的基态原子核外电子排布式分别为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²、1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，即Y为Fe、Z为Ni，据此进行解答．

解答 解：和X的价电子层中未成对电子均只有1个，并且D^-和X⁺的电子相差为8，而原子序数D＞X，则D比X多两个电子层，由于都是前四周期元素，D至少位于第二周期，则X只能为第四周期元素，结合二者离子中所带电荷可知，D为F元素、X为K元素；A和B位于不同周期，B的原子序数小于D，则B位于第二周期、A处于第一周期，A的电子层数和最外层电子数相等，则A为H元素；非金属元素B的已成对电子数是未成对电子数的2倍，且处于第二周期，则B的电子排布式为：1s²2s²3p²，为C元素；Y、Z与X位于同一周期，说明Y和Z处于第四周期，二者的价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2，则Y、Z的基态原子核外电子排布式分别为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²、1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，即Y为Fe、Z为Ni，
（1）Z为Ni元素，Z²⁺的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，则其价层电子排布式为：3d⁸，
故答案为：3d⁸；       
（2）D，X，Y三种元素分别为F、K、Fe，金属性越强，第一电离能越小，非金属性越强，第一电离能越大，则三种元素中第一电离能从大到小的顺序是：F＞Fe＞K，
故答案为：F＞Fe＞K；
（3）A、D分别为H、F元素，F元素非极性较强，HF分子间能形成氢键，所以分子式为HF的化合物常以多聚体（HF）_n的形式存在，
故答案为：HF分子间能形成氢键；
（4）B为C元素，C和氮原子可形成化合物（CN）₂，（CN）₂分子中存在C≡N键，其结构式为：N≡C-C≡N，每个三键中含有2个π键和1个σ键，所以中心原子C原子的杂化方式为sp；（CN）₂分子中含有3个σ键、4个π键，所以σ键和π键的数目之比为：3：4；其空间构型为直线形，
故答案为：sp；3：4；直线形；
（5）A^-、B⁺和C³⁺三种离子组成的化合物的K₃FeF₆，该物质中阴阳离子间存在离子键，铁原子和氟原子间存在配位键，该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为[FeF₆]^3-，配位体是F^-，
故答案为：离子键和配位键；[FeF₆]^3-；F^-；
（6）Y为Fe元素，Fe位于晶胞体心，距离Fe最近的Fe原子位于晶胞顶点，共有8个，即Fe的配位数为8；该晶胞的边长为apm，则晶胞体积为（a×10^-10cm）³，每个晶胞中含有Fe原子数为：8×$\frac{1}{8}$+1=2，则晶胞的质量为：$\frac{56}{{N}_{A}}$×2g=$\frac{112}{{N}_{A}}$g，所以晶胞的密度为：$\frac{\frac{112g}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=$\frac{1.12×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：8；$\frac{1.12×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查了位置、结构与性质关系的综合应用，题目难度较大，涉及晶胞计算、化学键类型判断、核外电子排布、第一电离能等知识，正确推断各元素为解答关键，注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系．