Question

18．X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的前四周期元素．已知X、Y、Z、W均为非金属元素，X的基态原子由2个未成对电子，XW₂分子与Y₃为等电子体，元素W的原子序数等于元素Z的原子序数加8，Q的最外层电子数为2，次外层电子数等于Y和W^2-最外层电子数之和，根据以上信息回答下列问题：
（1）上述五种元素中电负性最大的是O（填元素符号，下同），Y的第一电离能大于Z的第一电离能原因N原子2p轨道半充满，相对稳定；
（2）XW₂的电子式为；
（3）Q的价电子排布式为3d⁵4s²，Y₃^-的立体构型为直线．
（4）下列关于WZ₂结构的说法正确的是D
A．WZ₂为直线型非极性分子　　　　　　　　　　　　　　　　B．WZ₂为直线型极性分子
C．WZ₂中W为sp³杂化　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　D．WZ₂中W为sp²杂化
（5）α-QW晶胞的侧面投影图如图所示，已知每个晶胞中含Q、W离子数个4个，与Q离子最近且距离相等的W离子构成的几何图形是正八面体，用X射线衍射法测得该晶胞边长a=520.0pm，该晶体的密度为4.1g/cm³．

Answer 1

分析 元素W的原子序数等于元素Z的原子序数加8，说明二者同主族；XW₂分子与Y₃为等电子体，即价电子数相同，由于W与Z同主族，且Z原子序数小于W，故可推断出X、Y、Z为相邻元素，分别为C元素、N元素和O元素，W为S元素；N和S^2-最外层电子数之和为13，Q的最外层电子数为2，Q原子序数为25，为Mn元素，
（1）元素周期表中，同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减小，同周期从左到右，电负性逐渐增大，N元素的第一电离能较大，与核外电子排布有关；
（2）XW₂为二氧化碳，为共价化合物；
（3）Q原子序数为25，为Cr元素，结合等电子体判断；
（4）WZ₂结构为SO₂，为极性分子，中心原子形成2个σ键，孤电子对数为$\frac{1}{2}$（6-2×2）=1；
（5）S^2-位于面心，则Mn²⁺位于棱心，可形成正八面体；已知每个晶胞中含Q、W离子数个4个，则晶胞的质量为m=ρV，据此计算．

解答 解：元素W的原子序数等于元素Z的原子序数加8，说明二者同主族；XW₂分子与Y₃为等电子体，即价电子数相同，由于W与Z同主族，且Z原子序数小于W，故可推断出X、Y、Z为相邻元素，分别为C元素、N元素和O元素，W为S元素；N和S^2-最外层电子数之和为13，Q的最外层电子数为2，Q原子序数为25，为Mn元素，
（1）电负性同一周期，从左到右逐渐增大，所以O＞N＞C，O、S位于同主族，电负性O＞S，则最大的为O，由于N原子2p轨道半充满，相对稳定，则第一电离能大于O的第一电离能，
故答案为：O；N原子2p轨道半充满，相对稳定；
（2）CS₂为直线型，符合8电子稳定结构，电子式为，故答案为：；
（3）Mn原子序数为25，内层电子排布式与Ar相同，外层电子排布式为：3d⁵4s²，CS₂分子与N₃^-为等电子体，其空间构型和化学键类型相同，空间构型为直线型，
故答案为：3d⁵4s²；直线；
（4）WZ₂结构为SO₂，为极性分子，中心原子形成2个σ键，孤电子对数为$\frac{1}{2}$（6-2×2）=1，为V形的极性分子，为sp²杂化，故答案为：D；
（5）根据晶胞结构可知，与Q离子距离最近且距离相等的W离子是6个，构成的几何图形是正八面体，
晶胞中含有4个锰离子和4个硫离子，则晶胞的式量为：55×4+32×4=348，
1mol晶胞的质量为：ρ•V•N_A=ρ×6.02×10²³×（520×10^-10）³=348，解得ρ=4.1g/cm³，
故答案为：正八面体；4.1．

点评 本题考查利用原子结构来推断元素，然后结合元素化合物知识及基本概念和基本理论来解答，注重了对高考热点的考查，并学会利用类推的方法来解题．