Question

2．X、Y、Z、M、W均為周期表中前四周期的元素．X元素的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²；Y原子的L能層的P能級上有一個空軌道；Z元素的基態(tài)原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子； M 的基態(tài)原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反；W為過渡元素，它的基態(tài)原子外圍電子排布成對的電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同且為最外層電子數(shù)的兩倍．回答下列問題（相關(guān)回答均用元素符號表示）：

（1）W的基態(tài)原子的外圍電子排布圖為其基態(tài)原子核外有26種不同電子運動狀態(tài)；
（2）Z的氫化物的沸點比其下一周期同族元素氫化物的沸點高的原因是氨分子間形成氫鍵
（3）W與YM易形成配合物W（YM）₅，在W（YM）₅中W的化合價為0；與YM分子互為等電子體的離子的化學(xué)式為CN^-或C₂^2-．（寫一種即可）
（4）W單質(zhì)的晶體在不同溫度下有兩種原子堆積方式，晶胞分別如圖A、B所示：圖B中原子堆積方式為面心立方堆積，A、B中W原子的配位數(shù)之比為2：3．A、B晶胞的棱長分別為a cm和b cm，則A、B兩種晶體的密度之比為b³：2a³．
（5）X和W組成的合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲（黑球代表W，白球代表X）．則該合金的化學(xué)式為FeMg₂或Mg₂Fe．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M、W均為周期表中前四周期的元素，X的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²，則X為第三周期ⅡA族元素，為Mg元素；
Y基態(tài)原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則Y為C元素；
Z元素的基態(tài)原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則Z處于第二周期，電子排布式為：1s²2s²2p³，為N元素；
M的基態(tài)原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則M為O元素；
W為過渡元素，它的基態(tài)原子外圍電子排布成對電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同且為最外層電子數(shù)的兩倍，其外圍電子排布式為：3d⁶4s²，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故W為Fe元素，據(jù)此進行解答．

解答 解：X、Y、Z、M、W均為周期表中前四周期的元素，X的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²，則X為第三周期ⅡA族元素，為Mg元素；Y基態(tài)原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；Z元素的基態(tài)原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則Z處于第二周期，電子排布式為：1s²2s²2p³，為N元素；M的基態(tài)原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則M為O元素；W為過渡元素，它的基態(tài)原子外圍電子排布成對電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同且為最外層電子數(shù)的兩倍，其外圍電子排布式為：3d⁶4s²，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故W為Fe元素，
（1）W為Fe元素，E為26號元素，其核外電子總數(shù)為26，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，其基態(tài)原子的外圍電子排布圖為：；鐵的基態(tài)原子有26種能量不同的電子，
故答案為：；26；
（2）Z為N元素，N的氫化物為正確，其下一周期同族元素氫化物為H₃P，由于氨氣分子中存在氫鍵，所以氨氣的沸點高于磷化氫，
故答案為：氨分子間形成氫鍵；
（3）W與YM易形成配合物W（YM）₅為Fe（CO）₅，F(xiàn)e與CO易形成配合物Fe（CO）₅化合價的代數(shù)和為0，CO的化合價的代數(shù)和為0，則Fe的化合價為0；
根據(jù)等電子體的定義，CO的等電子體必須是雙原子分子或離子，且電子總數(shù)相等，所以與CO分子互為等電子體的離子的化學(xué)式為CN^-或C₂^2-，
故答案為：0；CN^-或C₂^2-；
（4）以頂點Fe原子研究，與之最近的原子處于面心，每個頂點為12個面共用，故面心立方堆積中Fe原子配位數(shù)為12，體心立方堆積中Fe原子配位數(shù)為8，故A、B兩種堆積中配位數(shù)之比為8：12=2：3；
A中原子占據(jù)體心和頂點，為體心立方結(jié)構(gòu)，原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，B中占據(jù)頂點和面心，原子數(shù)為6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，所以體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數(shù)之比1：2；A、B晶胞的棱長分別為a cm和b cm，體積分別為a³cm³、b³cm³，晶胞的密度等于晶胞中鐵原子的質(zhì)量與體積的比，為 $\frac{2m}{{a}^{3}}$：$\frac{4m}{^{3}}$=b³：2a³，
故答案為：面心立方；2：3；b³：2a³；
（5）Fe位于面心和頂點，數(shù)目為：6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，Mg原子位于體心，數(shù)目為8，則其化學(xué)式為：FeMg₂或Mg₂Fe，
故答案為：FeMg₂或Mg₂Fe．

點評 本題考查位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用、晶胞的計算等知識，題目難度中等，推斷各元素為解答關(guān)鍵，注意掌握原子結(jié)構(gòu)與元素周期律、元素周期律的關(guān)系，（4）（5）為難點，需要明確均攤法在晶胞計算中的應(yīng)用．