Question

1．X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外电子排布；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；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的气态单质．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．
（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HF分子间能形成氢键，而HCl分子之间不存在氢键．
（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中X的单质的制取，此酸根离子的空间构型是三角锥形，此离子中含有的化学键类型是共价键，X-Z-X的键角＜109.5°．（填“＞”“=”或“＜”）（提示：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，以相距一个X离子最近的所有Y离子为顶点构成的几何体为立方体．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$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$g•cm^-3．（只要求列算式，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、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大，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，所以R的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，为24号铬元素，x^2-和Y⁺有相同的核外电子排布，所以X和Y分别位于第ⅥA族和ⅠA族，且X在Y的上一周期，所以XY分别为氧和钠，或硫和钾，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的气态单质，X、Y、Z的原子序数都小于24，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，说明Z是磷、硫、氯中的某一种，结合元素化合物知识中实验室制氯气的方法，可知，X为氧元素，W为锰元素，Z为氯元素，则Y为钠元素，据此可以答题．

解答 解：X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大，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，所以R的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，为24号铬元素，x^2-和Y⁺有相同的核外电子排布，所以X和Y分别位于第ⅥA族和ⅠA族，且X在Y的上一周期，所以XY分别为氧和钠，或硫和钾，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的气态单质，X、Y、Z的原子序数都小于24，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，说明Z是磷、硫、氯中的某一种，结合元素化合物知识中实验室制氯气的方法，可知，X为氧元素，W为锰元素，Z为氯元素，则Y为钠元素，
（1）铬是24号元素，它的基态原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）HF分子间能形成氢键，故其沸点比较HCl高，
故答案为：HF分子间能形成氢键，而HCl分子之间不存在氢键；
（3）根据氯和氧可以存在化合物二氧化氯且氧显-2价可知，氧元素的电负性大于氯元素，Z的某种含氧酸盐常用于实验室中X的单质的制取，此含氧酸盐为氯酸钾，此酸根为氯酸根（ClO₃^-），其中氯原子的价层电子对数为：$\frac{7+1}{2}$=4，孤电子对数为1，所以Cl的空间构型为三角锥形，其中氧原子和氯原子之间是共价键，根据价层电子对互斥理论，孤电子对与共用电子对的之间的斥力大于共用电子对与共用电子对之间的斥力，所以ClO₃^-中O-Cl-O键的键角小于109.5⁰，
故答案为：O；三角锥形；共价键；＜；
（4）图中空心球的个数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，实心球的个数为8，所以空心球代表氧离子，实心球代表钠离子，根据Na₂O的晶胞结构图可知，氧离子周围最近的钠离子个数为8个，以相距一个氧离子最近的所有钠离子为顶点构成的几何体为立方体，由于钠离子的半径大于镁离子，所以在氧化钠中的晶格能小于氧化镁，所以氧化镁的熔点高于氧化钠，
故答案为：8；立方体；MgO；
（5）根据均摊法可知，在每个Na₂O的晶胞中含有钠离子数为8，含有氧离子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以一个晶胞的质量为$\frac{4×62}{N{\;}_{A}}$g，Na₂O的密度为：$\frac{\frac{4×62}{N{\;}_{A}}}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$=$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$，
故答案为：$\frac{4×62}{N{\;}_{A}×a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}}$．

点评 本题主要考查了根据元素原子结构和元素的性质推断元素种类，并在此基础上考查核外电子排布、氢键、离子空间构型、晶格能对物质性质的影响、晶胞密度的计算，中等难度，本题的解题难点在于运用元素化合知识综合确定元素的各类．