Question

18．X、Y、Z、W四種元素分別位于周期表中三個(gè)緊鄰的周期，且原子序數(shù)逐漸增大，X和Y的氫化物都比同族下一周期元素氫化物的沸點(diǎn)高，但在同周期中卻不是最高的．Z是同周期元素中離子半徑最小的元素．W原子的價(jià)電子層上有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子．請(qǐng)回答下列問題：
（1）X、Y兩種元素的元素符號(hào)是：N、F．X、Y可以形成一種共價(jià)化合物，其中兩種元素最外層電子數(shù)都達(dá)到8，則其分子的空間構(gòu)型是：三角錐形；中心原子的雜化方式是：sp³．這種化合物不易作配體形成配離子的原因是F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對(duì)向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF₃不易作配體形成配離子．
（2）X的氫化物易溶于水的原因是：氨氣與水反應(yīng)，氨氣可以與水形成氫鍵，氨氣與水都是極性分子，相似相溶，故氨氣易溶于水．
（3）Z的電子排布式是：1s²2s²2p⁶3s²3p¹．根據(jù)元素原子的外圍電子排布特征，可將周期表分成五個(gè)區(qū)域，其中Z屬于p區(qū)．
（4）W與Y形成的化合物的晶胞邊長(zhǎng)為a pm．晶胞中含有4個(gè)W離子、W離子的配位數(shù)是8，晶體的密度是$\frac{4×78}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3．（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)數(shù)值為N_A）．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W四種元素分別位于周期表中三個(gè)緊鄰的周期，且原子序數(shù)逐漸增大，X和Y的氫化物都比同族下一周期元素氫化物的沸點(diǎn)高，分子之間存在氫鍵，X、Y處于第二周期，但在同周期中卻不是最高的，可推知X為N、Y為F；則Z處于第三周期、W處于第四周期，Z是同周期元素中離子半徑最小的元素，則Z為Al，W原子的價(jià)電子層上有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，處于ⅡA則，故W為Ca，據(jù)此解答．

解答 解：X、Y、Z、W四種元素分別位于周期表中三個(gè)緊鄰的周期，且原子序數(shù)逐漸增大，X和Y的氫化物都比同族下一周期元素氫化物的沸點(diǎn)高，分子之間存在氫鍵，X、Y處于第二周期，但在同周期中卻不是最高的，可推知X為N、Y為F；則Z處于第三周期、W處于第四周期，Z是同周期元素中離子半徑最小的元素，則Z為Al，W原子的價(jià)電子層上有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，處于ⅡA則，故W為Ca．
（1）由上述分析可知，X為N元素、Y為F元素，X、Y可以形成一種共價(jià)化合物，其中兩種元素最外層電子數(shù)都達(dá)到8，該化合物為NF₃，分子中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，含有1對(duì)孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，中心N原子的雜化方式是 sp³，由于F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對(duì)向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF₃不易作配體形成配離子，
故答案為：N；F； 三角錐形；sp³；F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對(duì)向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF₃不易作配體形成配離子；
（2）X的氫化物為NH₃，氨氣與水反應(yīng)，氨氣可以與水形成氫鍵，氨氣與水都是極性分子，相似相溶，故氨氣易溶于水，
故答案為：氨氣與水反應(yīng)，氨氣可以與水形成氫鍵，氨氣與水都是極性分子，相似相溶，故氨氣易溶于水；
（3）Z為Al，核外電子排布式是：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，根據(jù)元素原子的外圍電子排布特征，可將周期表分成五個(gè)區(qū)域，其中Z屬于p區(qū)，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹；p；
（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有Ca²⁺離子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，以上面心中Ca²⁺離子研究，補(bǔ)全晶胞結(jié)構(gòu)可知，與之最近的F^-離子有8個(gè)，故Ca²⁺離子配位數(shù)為8，晶胞中含有8個(gè)F^-離子，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{78}{{N}_{A}}$g，W與Y形成的化合物的晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則晶胞體積為（a×10^-10cm）³，則晶胞密度為4×$\frac{78}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10cm）³=$\frac{4×78}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：4；8；$\frac{4×78}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，推斷元素是解題關(guān)鍵，（1）中解釋NF₃不易作配體形成配離子為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，（4）中注意理解識(shí)記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)，難點(diǎn)中等．