Question

7．X、Y、Z、W、R．均为前四周期元素且原子序数依次增大，X的基态原子核外有7种不同运动状态的电子，Y和Z原子最外层均有2对成对电子，Z的原子序数为Y的原子序数的2倍，W³⁺的基态离子3d轨道为半充满状态，R的氢氧化物悬浊液可用于检验葡萄糖的存在．
请回答下列问题：
（1）X₂分子中σ键和π键数目比是1：2．
（2）下列有关X、Y、W的说法正确的是①②④．
①Y的第一电离能在同族元素中最大      
②常温下，Y的氢化物分子间存在氢键
③XY₃^-中X的杂化轨道类型为sp³杂化
④W属于d区的元素
（3）将X的气态氢化物的水溶液滴入R的氢氧化物悬浊液中，可得深蓝色溶液，该反应的离子方程式是4NH₃+2Cu（OH）₂=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（4）将Na₂Y₂与W²⁺的硫酸盐按物质的量之比为1：1混合并投入水中，溶液中出现红褐色沉淀并有无色气体产生，该反应的离子方程式是4Na₂O₂+4Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃+O₂↑+8Na⁺．
（5）R晶体的晶胞结构如图所示，该晶胞中所含的原子个数是4，R原子的配位数为12，若R晶体的密度为 d g．cm^-3，则R原子的半径为2$\root{3}{\frac{\sqrt{2}}{d{N}_{A}}}$×10⁹pm．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R均为前四周期元素且原子序数依次增大，X的基态原子核外有7种不同运动状态的电子，则X原子核外有7个电子，为N元素；
Y和Z原子最外层均有2对成对电子，Z的原子序数为Y的原子序数的2倍，则Y是O元素、Z是S元素；
W³⁺的基态离子3d轨道为半充满状态，则W原子核外有Fe元素；
R的氢氧化物悬浊液可用于检验葡萄糖的存在，则R为Cu元素；
（1）每个N₂分子中含有1个σ键和2个π键；
（2）①同一主族元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而减小；
②N、O、F元素的氢化物中都含有氢键；
③NO₃^-中N原子价层电子对个数=3+$\frac{5+1-3×2}{2}$=3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化方式；
④Fe属于d区的元素；
（3）将N的气态氢化物的水溶液滴入Cu的氢氧化物悬浊液中，可得深蓝色溶液，二者反应生成铜铵络合物；
（4）将Na₂O₂与Fe²⁺的硫酸盐按物质的量之比为1：1混合并投入水中，溶液中出现红褐色沉淀并有无色气体产生，红褐色沉淀是氢氧化铁、无色气体是氧气，根据反应物和生成物书写该反应的离子方程式；
（5）该晶体中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
R原子的配位数=3×8÷2，设该晶胞中Cu原子半径为xcm，则晶胞棱长=2$\sqrt{2}$xcm，晶胞体积=（2$\sqrt{2}$xcm）³，
ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：X、Y、Z、W、R均为前四周期元素且原子序数依次增大，X的基态原子核外有7种不同运动状态的电子，则X原子核外有7个电子，为N元素；
Y和Z原子最外层均有2对成对电子，Z的原子序数为Y的原子序数的2倍，则Y是O元素、Z是S元素；
W³⁺的基态离子3d轨道为半充满状态，则W原子核外有Fe元素；
R的氢氧化物悬浊液可用于检验葡萄糖的存在，则R为Cu元素；
（1）每个N₂分子中含有1个σ键和2个π键，则X₂分子中σ键和π键数目比是1：2，故答案为：1：2；
（2）①同一主族元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而减小，所以在O族元素中，O元素的第一电离能最大，故正确；
②N、O、F元素的氢化物中都含有氢键，所以水中含有氢键，故正确；
③NO₃^-中N原子价层电子对个数=3+$\frac{5+1-3×2}{2}$=3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化方式为sp²，故错误；
④Fe属于d区的元素，故正确；
故选①②④；
（3）将N的气态氢化物的水溶液滴入Cu的氢氧化物悬浊液中，可得深蓝色溶液，二者反应生成铜铵络合物，离子方程式为4NH₃+2Cu（OH）₂=[Cu（NH₃ ）₄]²⁺+2OH^-，故答案为：4NH₃+2Cu（OH）₂=[Cu（NH₃ ）₄]²⁺+2OH^-；
（4）将Na₂O₂与Fe²⁺的硫酸盐按物质的量之比为1：1混合并投入水中，溶液中出现红褐色沉淀并有无色气体产生，红褐色沉淀是氢氧化铁、无色气体是氧气，根据反应物和生成物书写该反应的离子方程式为4Na₂ O₂+4Fe²⁺+6H₂ O=4Fe（OH）₃+O₂↑+8Na⁺，
故答案为：4Na₂ O₂+4Fe²⁺+6H₂ O=4Fe（OH）₃+O₂↑+8Na⁺；
（5）该晶体中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
R原子的配位数=3×8÷2=12，设该晶胞中Cu原子半径为xcm，则晶胞棱长=2$\sqrt{2}$xcm，晶胞体积=（2$\sqrt{2}$xcm）³，
ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$，则dg．cm^-3=$\frac{\frac{64}{{N}_{A}}×4}{（2\sqrt{2}x）^{3}}$g．cm^-3=$\frac{8\sqrt{2}}{{N}_{A}{x}^{3}}$g．cm^-3，x=2$\root{3}{\frac{\sqrt{2}}{d{N}_{A}}}$cm=2$\root{3}{\frac{\sqrt{2}}{d{N}_{A}}}$×10⁹pm，
故答案为：4； 12；2$\root{3}{\frac{\sqrt{2}}{d{N}_{A}}}$×10⁹．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、氧化还原反应、元素周期律等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，明确物质结构、基本原理是解本题关键，难点是晶胞计算，注意该晶胞中对角线上的三个原子紧密相连，题目难度中等．