Question

[化学──选修3 ：物质结构与性质]（15分）X、Y 、Z、W为元素周期表前四周期的元素。其中X原子核外的L层电子数是K层电子数的两倍， Y的内层电子数是最外层电子数的9倍，Z在元素周期表的各元素中电负性最大，W元素的第三电子层处于全充满状态且第四电子层只有2个电子。请回答下列问题。

（1）W元素属于        区元素，其基态原子的电子排布式为                    。

（2）W²⁺能与氨气分子形成配离子[W(NH₃)₄]²⁺。其中配体分子的空间构型为          ，写出该配离子的结构简式（标明配位键）                              。

（3）X能与氢、氮、氧三种元素构成化合物XO(NH₂)₂，其中X原子的杂化方式为      ，1 mol 该分子中σ键的数目为       ，该物质易溶于水的主要原因是             。

（4）X的某种晶体为层状结构，可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间，形成间隙化合物，其常见结构的平面投影如图①所示，则其化学式可表示为                   。

（5）元素Y与元素Z形成的晶体结构如图②所示，设晶胞中最近的Y的离子与Z的距离为a pm，该化合物的摩尔质量为bg/ mol ，则该晶胞密度的计算式为          g/cm³。

Answer

(15分，除标注外，每空2分)（1）ds；1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2

（2）三角锥形；

（3）sp2；7NA；尿素与水分子间易形成氢键

（4）KC8

（5）

【解析】

试题分析：X、Y 、Z、W为元素周期表前四周期的元素。其中X原子核外的L层电子数是K层电子数的两倍，则X的质子数是6，即X是碳元素。Y的内层电子数是最外层电子数的9倍，则前四周期元素中只有钙元素符合，即Y是Ca。Z在元素周期表的各元素中电负性最大，因此Z是F元素。W元素的第三电子层处于全充满状态且第四电子层只有2个电子，这说明W的原子序数是30，因此W是Zn元素。

（1）锌的原子序数是30，根据核外电子排布规律可知，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。区的名称来自于按照构造原理最后填入电子的轨道名称，则Zn元素属于ds区元素。

（2）Zn+能与氨气分子形成配离子[W(NH3)4]2+。其中配体分子是氨气，其空间构型为三角锥形，氨气提供孤对电子，则该配离子的结构简式为。

（3）C 能与氢、氮、氧三种元素构成化合物 CO(NH2)2，该化合物是尿素，其中C原子形成碳氧双键和碳氮单键，则碳原子的杂化方式为sp2。单键都是σ键，而双键是由1个σ键和1个键构成，则1 mol 该分子中σ键的数目为7NA。由于尿素与水分子间易形成氢键，因此该物质易溶于水。

（4根据图①所示可知如果取3个钾原子构成的三角形，则三角形中碳原子是4个，而钾原子的个数是3×1/6＝1/2，因此化学式可表示为KC8。

（5）设边长为xpm，上下方向的平面：晶胞上底面、下底面、中间4个蓝色球构成的2个平面、4个面心球构成面，这5个面之间的距离相等为1/4xpm，同理，左右方向形成的面间的距离相等为1/4xpm，故a球到晶胞右侧面的距离为1/4xpm，从a球向晶胞下底面作垂线，垂足为o，再作oc垂直棱，，即oc为1/4xpm，ao长为1/4xpm，bc为1/4xpm，因此ab两球的距离=，因此x＝。该晶胞中含有CaF2的个数是4个，则晶胞质量=，其中晶胞边长为xpm，则晶胞体积=（x×10-10 cm）3=x3×10-30cm3=，因此晶胞密度= ÷＝。

考点：考查核外电子排布、空间构型、杂化轨道、配位键以及晶胞结构判断与计算等