Question

20．X、Y、Z、W、Q五种前四周期元素，原子序数依次增大．已知X、Y、Z、W均为非金属元素，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3p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，N₃^-的分子构型为直线．
（4）下列关于WZ₂结构的说法正确的是d．
a．WZ₂直线形非极性分子
c．WZ₂中w为sp3杂化
b．WZ₂直线形极性分子
d．WZ₂中W为sp2杂化
（5）α-QW的晶胞是立方体，用X射线衍射法测得该晶体晶胞边长a=520.0pm，26℃测得该晶体的密度为4.1/cm³，请列式计算一个晶胞重含有的Q、W离子数（5.2³=140.6）
（6）α-QW的晶胞一个侧面的投影图如图所示，与Q离子距离最经且距离相等的W离子构成的几何图形是正八面体．

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$\frac{6-2×2}{2}$=1；
（5）计算晶胞的质量，可确定离子数；
（6）S^2-位于面心，则Mn²⁺位于棱心，可形成正八面体．

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3p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3p轨道半充满，相对稳定；
（2）CS₂为直线型，符合8电子稳定结构，电子式写为：，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$\frac{6-2×2}{2}$=1，为V形的极性分子，为sp²杂化，故答案为：d；
（5）1mol晶胞的质量为：ρ•V•N_A=4.1×6.02×10²³×（520×10^-10）³=348，设晶胞中含有a个锰离子，含有b个硫离子，则有：55a+32b=347，由于a、b均为正整数，当a=b=4时，等式成立，答：晶胞中含有4个Mn²⁺和4个S^2-；
（6）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，故答案为：正八面体．

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．