Question

【題目】X、Y、Z、W、Q為原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，X核外未成對電子數(shù)有2個，與其他元素均能形成二元化合物；Y是地殼中含量最多的金屬元素；Z是遺傳物質(zhì)的組成元素之一；W內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍；Q基態(tài)原子價層電子排布中成對電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同。據(jù)此回答下列問題：

（1）Q的基態(tài)原子的價層電子排布式為____________________。

（2）電負性最大的是_________________，第一電離能介于Y和Z之間的同周期元素有__________ (填元素符號）。

（3）Y和W的氯化物熔點高的是_________(填化學式)，原因是____________________________；與Z的低價氯化物互為等電子體的離子是_____________。

（4）咖啡因?qū)χ袠猩窠?jīng)有興奮作用，其結(jié)構(gòu)簡式如圖。常溫下，咖啡因在水中的溶解度為2g，加適量水楊酸鈉［C6H4（OH）（COONa）］可使其溶解度增大，其原因可能是_____________________，分子中氮原子的雜化類型有_______________。

（5）已知WX的密度為3.25g/cm3，單元晶胞邊長481pm，試

確定該單元晶胞中含有______個WX，屬于__________立方結(jié)構(gòu)(填寫面心、簡單或體心)，晶胞中距離W最近的X有________個。

Answer 1

【答案】 3d64s2 O Mg Si S CaCl2 ；CaCl2屬于離子晶體，鈣離子和氯離子之間作用大，熔點高， AlCl3屬于分子晶體，分子間作用力弱 SO32—或ClO3— 咖啡因與水楊酸鈉形成了氫鍵 sp2 和sp3 4個 面心立方 6

【解析】根據(jù)題目所述可知X為O元素，Y是Al元素，Z是P元素，W內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，則只能是Ca元素，所以Q為第四周期元素，其基態(tài)原子價層電子排布中成對電子數(shù)和未成對電子數(shù)相同，且成對電子數(shù)為最外層電子數(shù)的2倍，即Q的價層電子排布為3d64s2，所以Q為26號元素Fe。

(1) Fe的基態(tài)原子的價層電子排布式為3d64s2；

(2)在這四種元素中，電負性最大的是O元素；根據(jù)同周期從左到右第一電離能逐漸增大的變化規(guī)律，同時還要考慮ⅡA族的3s2全滿狀態(tài)和ⅤA族3s23p3半滿狀態(tài)的穩(wěn)定性，得出第一電離能介于Al和P之間的同周期元素有Mg、Si和S三種元素；

(3)由于CaCl2是離子化合物，Ca2+和Cl—之間的離子鍵作用力大，所以CaCl2的熔點高，而AlCl3是分子晶體，分子間作用力小，所以熔點低；Z的低價氯化物為PCl3，其分子中的最外層電子數(shù)為26，與它互為等電子體的離子為SO32—或ClO3—；

(4)水楊酸鈉分子中有羥基，而咖啡因分子中有N、O兩種吸引電子能力很強的元素，所以二種分子之間可形成氫鍵，使其溶解度增大；咖啡因分子中N原子有形成雙鍵的sp2雜化，也有形成單鍵的sp3雜化；

(5) 已知CaO晶體的密度為3.25g/cm3，晶胞邊長481pm，則體積為(4.81×10-8)3=1.11×10-22 cm3,所以晶胞的摩爾質(zhì)量為3.25g/cm3×1.11×10-22 cm3×6.02×1023mol-1=218g/mol，即該晶胞中含有4個CaO；屬于面心立方結(jié)構(gòu)，根據(jù)面心結(jié)構(gòu)的特點可推知，晶胞中距離Ca2+最近的O2-有6個，分別在Ca2+的前后、上下、左右六個位置上。