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是遺傳物質的組成元素之一；W內層電子數(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，且成對電子數(shù)為最外層電子數(shù)的2倍。據此回答下列問題:

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

（2）X、Y、Z、W四種元素中，電負性最大的是_________(填元素符號,下同)；同周期元素中，第一電高能介于Y和Z之間的有__________________。

（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_______(填離子符號)。

（4）咖啡因對中樞神經有興奮作用，其結構簡式如圖所示。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，經計算可確定該單元晶胞中含有____個WX，說明在形成晶體時，半徑大的粒子先進行了_______方式的堆積，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，AlC13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 面心立方最密堆積 6

【解析】根據題目所述可知X為O元素，Y是Al元素，Z是P元素，W內層電子數(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；答案：3d64s2。

(2)在這四種元素中，電負性最大的是O元素；根據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；答案：O Mg、Si、S 。

(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—；答案：CaCl2 CaCl2屬于離子晶體，鈣離子和氯離子之間作用大，熔點高，AlC13屬于分子晶體，分子間作用力弱。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；答案： 咖啡因與水楊酸鈉形成了氫鍵 sp2和sp3。

(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=1.11×10-22cm3,所以晶胞的摩爾質量為3.25g/cm3×1.11×10-22cm3×6.02×1023mol-1=218g/mol，即該晶胞中含有4個CaO；屬于面心立方結構，根據面心結構的特點可推知，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。答案：4個 面心立方最密堆積 6