Question

17．X、Y、Z、R、W為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大．Y和R同主族；X、R原子中未成對(duì)電子數(shù)之比為3：2；Z與Y可以形成兩種原子個(gè)數(shù)比分別為1：1和2：1固態(tài)化合物；W ³⁺中有5個(gè)未成對(duì)電子．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出Z和Y原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物的電子式．
（2）W基態(tài)原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶3s²．
（3）X、Y、R原子的第一電離能從小到大的關(guān)系為（用元素符號(hào)，下同）S＜O＜N，
（4）與X的氣態(tài)氫化物互為等電子體的分子、離子有PH₃、H₃O⁺（各舉一例）
（5）W單質(zhì)與足量的Y單質(zhì)在點(diǎn)燃條件下充分發(fā)生反應(yīng)，生成一種黑色固體．為了確定該固體的組成，先將固體溶于足量稀硫酸中，向所得溶液中分別滴入下列試劑即可，符合試劑是CD．（代號(hào)填空）
A．氯水       B．NaOH溶液     C．KSCN溶液    D．KMnO₄溶液
（6）W的一種含氧酸根WO₄^2-具有強(qiáng)氧化性，在其鈉鹽中加入稀硫酸，溶液變?yōu)辄S色，并有無(wú)色氣體產(chǎn)生，該反應(yīng)的離子方程式是4FeO₄^2-+20 H⁺=4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O．
（7）在離子晶體中正、負(fù)離子間力求盡可能多的接觸，以降低體系的能量，使晶體穩(wěn)定存在．已知Na⁺半徑是Cl^-的a倍，Cs⁺半徑是Cl^-的b倍，請(qǐng)回顧課本上NaCl和CsCl的晶胞，其晶胞邊長(zhǎng)比為$\frac{\sqrt{3}（1+a）}{（1+b）}$．

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、W為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大．Z與Y可以形成兩種原子個(gè)數(shù)比分別為1：1和2：1固態(tài)化合物，則Z為鈉元素，Y為氧元素；Y和R同主族，則R為硫元素；X、R原子中未成對(duì)電子數(shù)之比為3：2，則X為氮元素，W³⁺中有5個(gè)未成對(duì)電子，只能處于第四周期，則W為鐵元素，據(jù)此答題．

解答 解：X、Y、Z、R、W為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大．Z與Y可以形成兩種原子個(gè)數(shù)比分別為1：1和2：1固態(tài)化合物，則Z為鈉元素，Y為氧元素；Y和R同主族，則R為硫元素；X、R原子中未成對(duì)電子數(shù)之比為3：2，則X為氮元素，W³⁺中有5個(gè)未成對(duì)電子，只能處于第四周期，則W為鐵元素．
（1）Z和Y原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物為過(guò)氧化鈉，它的電子式為，
故答案為：；
（2）W為鐵元素，26號(hào)元素，它的基態(tài)原子的核外電子排布式是 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶3s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶3s²；
（3）氮原子中2p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半充滿狀態(tài)，能量較低，所以氮的第一電離能高于相鄰的同周期元素，O、S同主族，自上而下第一電離能減小，故第一電離能從小到大的關(guān)系為S＜O＜N，
（4）原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體，與NH₃互為等電子體的分子PH₃ 等、離子有H₃O⁺或等，
故案為：PH₃；H₃O⁺；
（4）Fe單質(zhì)與足量的氧氣在點(diǎn)燃條件下充分發(fā)生反應(yīng)，生成一種黑色固體可能為FeO、Fe₃O₄或二者混合物，為了確定該固體的組成，先將固體溶于足量稀硫酸中，因?yàn)樗�得溶液中有鐵離子和亞鐵離子，可以通過(guò)KSCN溶液呈血紅色來(lái)檢驗(yàn)鐵離子的存在，通過(guò)KMnO₄溶液能褪色，證明亞鐵離子的存在，
故答案為：CD；
（5）含氧酸根FeO₄^2-具有強(qiáng)氧化性，在其鈉鹽溶液中加入稀硫酸，溶液變?yōu)辄S色，有Fe³⁺生成，并有無(wú)色氣體產(chǎn)生，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移守恒可知，只有氧元素被氧化，故該無(wú)色氣體為O₂，反應(yīng)離子方程式為：4FeO₄^2-+20 H⁺=4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O，
故答案為：4FeO₄^2-+20 H⁺=4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O；．
（6）設(shè)Cl^-的半徑為1，則Na⁺半徑為a，Cs⁺半徑為b，氯化鈉的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞的邊長(zhǎng)為2（1+a）；氯化銫的晶胞結(jié)構(gòu)為，晶胞的體對(duì)角線長(zhǎng)度為2（1+b），則晶胞的邊長(zhǎng)為$\frac{\sqrt{3}}{3}$×2（1+b），所以氯化鈉與氯化銫的晶胞邊長(zhǎng)比為2（1+a）：$\frac{\sqrt{3}}{3}$×2（1+b）=$\frac{\sqrt{3}（1+a）}{（1+b）}$，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}（1+a）}{（1+b）}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及電子式、原子核外電子排布、等電子體、元素周期律、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、晶胞計(jì)算等，具有一定的綜合性，解題的關(guān)鍵是元素的推斷，注意識(shí)記中學(xué)常見(jiàn)的晶胞結(jié)構(gòu)，中等難度．