Question

14．原子序數(shù)依次增大的前四周期五種元素X、Y、Z、M、W．已知X的一種單質(zhì)是原子晶體，且是自然界中最堅硬的物質(zhì)，Y原子最外層電子數(shù)是次外層的3倍，M與Y同主族，且M元素的單質(zhì)為淡黃色；Z與M同周期，且Z元素與Y元素可以形成兩種化合物，其中一種化合物也為淡黃色；W是生活中使用最廣泛的金屬元素，且有+2和+3兩種常見化合價．據(jù)此回答：
（1）寫出元素Z基態(tài)原子的電子排布式：1s²2s²2p⁶3s¹．
（2）M元素與Y元素可形成MY₃分子，利用價層電子對互斥理論判斷該分子的立體構(gòu)型是平面三角形．
（3）Z元素所在周期中，元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性最強的是NaOH（填堿的化學(xué)式）．X、Y、M三種元素形成的氫化物的穩(wěn)定性最大的是H₂O（填氯化物的化學(xué)式）．
（4）X和W所形成的某種晶體胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶體的化學(xué)式是FeC．
（5）鉀鉀K₂WY₄是一種新型、高效、多功能的水處理劑，它在水中會逐漸反應(yīng)產(chǎn)生一種紅褐色的膠體和一種氣體單質(zhì)，請寫出該反應(yīng)的離子方程式：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-．

Answer 1

分析 原子序數(shù)依次增大的前四周期五種元素X、Y、Z、M、W．已知X的一種單質(zhì)是原子晶體，且是自然界中最堅硬的物質(zhì)，則X為C元素；Y原子最外層電子數(shù)是次外層的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故Y為O元素；M與Y同主族，且M元素的單質(zhì)為淡黃色，則M為S元素；Z與M同周期，且Z元素與Y元素可以形成兩種化合物，其中一種化合物也為淡黃色，則Z為Na；W是生活中使用最廣泛的金屬元素，且有+2和+3兩種常見化合價，則W為Fe．
（1）元素Z為Na，原子核外有11個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫；
（2）M元素與Y元素形成SO₃分子，計算硫原子價層電子對數(shù)、孤電子對數(shù)確定分子構(gòu)型；
（3）金屬性越強，最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性越強，非金屬性越強，氫化物越穩(wěn)定；
（4）根據(jù)均攤法計算晶胞中C原子、Fe原子數(shù)目，進而確定晶體化學(xué)式；
（5）K₂FeO₄在水中會逐漸反應(yīng)產(chǎn)生一種紅褐色的膠體和一種氣體單質(zhì)，紅褐色的膠體為氫氧化鐵膠體，F(xiàn)e元素化合價降低，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，只有O元素化合價升高，故得到單質(zhì)為氧氣，由電荷守恒可知，有氫氧根離子生成，配平書寫離子方程式．

解答 解：原子序數(shù)依次增大的前四周期五種元素X、Y、Z、M、W．已知X的一種單質(zhì)是原子晶體，且是自然界中最堅硬的物質(zhì)，則X為C元素；Y原子最外層電子數(shù)是次外層的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故Y為O元素；M與Y同主族，且M元素的單質(zhì)為淡黃色，則M為S元素；Z與M同周期，且Z元素與Y元素可以形成兩種化合物，其中一種化合物也為淡黃色，則Z為Na；W是生活中使用最廣泛的金屬元素，且有+2和+3兩種常見化合價，則W為Fe．
（1）元素Z為Na，原子核外有11個電子，基態(tài)原子的電子排布式：1s²2s²2p⁶3s¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3s¹；
（2）M元素與Y元素形成SO₃分子，分子中硫原子價層電子對數(shù)為3+$\frac{6-2×3}{2}$=3，孤電子對數(shù)為0，故SO₃分子為平面三角形，故答案為：平面三角形；
（3）Z為Na元素，所在周期中Na的金屬性最強，故最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性最強的是NaOH，非金屬性C＜S＜O，故氫化物中H₂O最穩(wěn)定，故答案為：NaOH；H₂O；
（4）晶胞中C原子數(shù)目為2×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$=2，F(xiàn)e原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，故該晶體化學(xué)式為FeC，故答案為：FeC；
（5）K₂FeO₄在水中會逐漸反應(yīng)產(chǎn)生一種紅褐色的膠體和一種氣體單質(zhì)，紅褐色的膠體為氫氧化鐵膠體，F(xiàn)e元素化合價降低，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，只有O元素化合價升高，故得到單質(zhì)為氧氣，由電荷守恒可知，有氫氧根離子生成，該反應(yīng)的離子方程式：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、分子構(gòu)型、元素周期律、晶胞計算、離子方程式書寫等，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．