Question

14．原子序数依次增大的前四周期五种元素X、Y、Z、M、W．已知X的一种单质是原子晶体，且是自然界中最坚硬的物质，Y原子最外层电子数是次外层的3倍，M与Y同主族，且M元素的单质为淡黄色；Z与M同周期，且Z元素与Y元素可以形成两种化合物，其中一种化合物也为淡黄色；W是生活中使用最广泛的金属元素，且有+2和+3两种常见化合价．据此回答：
（1）写出元素Z基态原子的电子排布式：1s²2s²2p⁶3s¹．
（2）M元素与Y元素可形成MY₃分子，利用价层电子对互斥理论判断该分子的立体构型是平面三角形．
（3）Z元素所在周期中，元素最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是NaOH（填碱的化学式）．X、Y、M三种元素形成的氢化物的稳定性最大的是H₂O（填氯化物的化学式）．
（4）X和W所形成的某种晶体胞结构如图所示，该晶体的化学式是FeC．
（5）钾钾K₂WY₄是一种新型、高效、多功能的水处理剂，它在水中会逐渐反应产生一种红褐色的胶体和一种气体单质，请写出该反应的离子方程式：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-．

Answer 1

分析 原子序数依次增大的前四周期五种元素X、Y、Z、M、W．已知X的一种单质是原子晶体，且是自然界中最坚硬的物质，则X为C元素；Y原子最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故Y为O元素；M与Y同主族，且M元素的单质为淡黄色，则M为S元素；Z与M同周期，且Z元素与Y元素可以形成两种化合物，其中一种化合物也为淡黄色，则Z为Na；W是生活中使用最广泛的金属元素，且有+2和+3两种常见化合价，则W为Fe．
（1）元素Z为Na，原子核外有11个电子，根据核外电子排布规律书写；
（2）M元素与Y元素形成SO₃分子，计算硫原子价层电子对数、孤电子对数确定分子构型；
（3）金属性越强，最高价氧化物对应的水化物碱性越强，非金属性越强，氢化物越稳定；
（4）根据均摊法计算晶胞中C原子、Fe原子数目，进而确定晶体化学式；
（5）K₂FeO₄在水中会逐渐反应产生一种红褐色的胶体和一种气体单质，红褐色的胶体为氢氧化铁胶体，Fe元素化合价降低，由电子转移守恒可知，只有O元素化合价升高，故得到单质为氧气，由电荷守恒可知，有氢氧根离子生成，配平书写离子方程式．

解答 解：原子序数依次增大的前四周期五种元素X、Y、Z、M、W．已知X的一种单质是原子晶体，且是自然界中最坚硬的物质，则X为C元素；Y原子最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故Y为O元素；M与Y同主族，且M元素的单质为淡黄色，则M为S元素；Z与M同周期，且Z元素与Y元素可以形成两种化合物，其中一种化合物也为淡黄色，则Z为Na；W是生活中使用最广泛的金属元素，且有+2和+3两种常见化合价，则W为Fe．
（1）元素Z为Na，原子核外有11个电子，基态原子的电子排布式：1s²2s²2p⁶3s¹，故答案为：1s²2s²2p⁶3s¹；
（2）M元素与Y元素形成SO₃分子，分子中硫原子价层电子对数为3+$\frac{6-2×3}{2}$=3，孤电子对数为0，故SO₃分子为平面三角形，故答案为：平面三角形；
（3）Z为Na元素，所在周期中Na的金属性最强，故最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是NaOH，非金属性C＜S＜O，故氢化物中H₂O最稳定，故答案为：NaOH；H₂O；
（4）晶胞中C原子数目为2×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$=2，Fe原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，故该晶体化学式为FeC，故答案为：FeC；
（5）K₂FeO₄在水中会逐渐反应产生一种红褐色的胶体和一种气体单质，红褐色的胶体为氢氧化铁胶体，Fe元素化合价降低，由电子转移守恒可知，只有O元素化合价升高，故得到单质为氧气，由电荷守恒可知，有氢氧根离子生成，该反应的离子方程式：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-，故答案为：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、分子构型、元素周期律、晶胞计算、离子方程式书写等，是对学生综合能力的考查，难度中等．