Question

已知元素W、X、Y、Z、R為前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大．元素W的負(fù)一價陰離子與某惰性氣體結(jié)構(gòu)相同，X是形成化合物種類最多的元素，Z原子L電子層上有2對成對電子，R⁺原子核外有3層電子且各層均處于全滿狀態(tài)．請回答下列問題：
（1）R⁺離子的外圍電子排布式為

 

，其基態(tài)原子有

 

種能量不同的電子．
（2）上述五種元素，第一電離能最小的為

 

．
（3）元素X、Y、Z與W形成的最簡單的化合物的沸點由小到大的順序是

 

．Y形成的簡單氫化物極易溶于Z形成的簡單氫化物中，解釋原因

 

．
（4）與XYZ^-互為等電子體微粒的化學(xué)式為

 

（寫出一種即可），XYZ^-的中心原子的雜化方式為

 

，YZ₃^-的空間構(gòu)型是

 

．
（5）R²⁺與NH₃形成的配離子中所含的化學(xué)鍵類型為

 

．
（6）已知Z、R能形成兩種化合物，其晶胞如圖所示，高溫時，甲易轉(zhuǎn)化為乙的原因為

 

．若甲晶體中一個晶胞的邊長為apm，則甲晶體的密度為

 

，g/cm³（用N_A表示阿伏伽德羅常數(shù)的值）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：元素W、X、Y、Z、R為前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大，X是形成化合物種類最多的元素，則X為C元素；元素W的負(fù)一價陰離子與某惰性氣體結(jié)構(gòu)相同，則W為H元素；Z原子L電子層上有2對成對電子，則Z的電子排布式為1s²2s²2p⁴，Z為O元素，則Y為N元素；R⁺原子核外有3層電子且各層均處于全滿狀態(tài)，則R核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，R為Cu元素，據(jù)此解答．

解答： 解：元素W、X、Y、Z、R為前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大，X是形成化合物種類最多的元素，則X為C元素；元素W的負(fù)一價陰離子與某惰性氣體結(jié)構(gòu)相同，則W為H元素；Z原子L電子層上有2對成對電子，則Z的電子排布式為1s²2s²2p⁴，Z為O元素，則Y為N元素；R⁺原子核外有3層電子且各層均處于全滿狀態(tài)，則R原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，R為Cu元素，
（1）R原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，R⁺離子的外圍電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，相同軌道的電子能量相同，該基態(tài)原子有7種能量不同的電子，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；7；
（2）同一主族元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，故第一電離能最小的為O，故答案為：O；
（3）元素電負(fù)性越大，其氫化物的沸點越高，元素X、Y、Z與W形成的最簡單的化合物的沸點由小到大的順序是H₂O＞NH₃＞CH₄，Y形成的簡單氫化物為NH₃，Z形成的簡單氫化物為H₂O，二者分子間能形成氫鍵，增大了氨的溶解度，故答案為：H₂O＞NH₃＞CH₄；NH₃與H₂O分子間能形成氫鍵；
（4）CNO^-電子數(shù)為22，等電子體為電子數(shù)相等，故與CNO^-互為等電子體微粒的化學(xué)式CO₂、N₂O、SCN^-等，CNO^-的中心原子C電子對數(shù)=2+

4+1-2-3

2

=2，故雜化方式為SP雜化，NO₃^-中心原子N電子對數(shù)=3+

5+1-2×3

2

=3，孤電子對數(shù)為0，則空間構(gòu)型是平面三角形，故答案為：CO₂、N₂O、SCN^-等；SP；平面三角形；
（5）Cu²⁺與NH₃形成的配離子中Cu²⁺與NH₃之間的化學(xué)鍵為配位鍵，N-H為極性共價鍵，故答案為：配位鍵、極性鍵；
（6）已知O、Cu能形成晶胞如圖所示的兩種化合物，甲中黑色球（Cu）位于體心，其數(shù)目為4，白色球（O）位于晶胞棱、面心、體心和頂點，其數(shù)目為4×

1

4

+2×

1

2

+1+8×

1

8

=4，Cu、O原子數(shù)目之比為1：1，則甲的化學(xué)式為CuO，乙中黑色球（Cu）位于體心，其數(shù)目為4，白色球（O）位于體心和頂點，其數(shù)目為1+8×

1

8

=2，Cu與O原子個數(shù)之比為2：1，則乙的化學(xué)式為Cu₂O，Cu₂O中Cu原子d軌道為全滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，故高溫時甲易轉(zhuǎn)化為乙，若甲晶體中一個晶胞的邊長為apm，則甲晶體的密度為

m

V

=

64g/mol×4+16g/mol×4 NA

(a×10-10cm)3

=

3.2×1033

a3NA

g/cm³，
故答案為：Cu₂O中Cu原子d軌道為全滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定；

3.2×1033

a3NA

．

點評：本題綜合查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，推斷元素是解題的關(guān)鍵，涉及核外電子排布規(guī)律、配位鍵、雜化理論與分子結(jié)構(gòu)、晶胞計算等，難度中等，掌握均攤法進(jìn)行晶胞的有關(guān)計算．