Question

8．W、X、Y、Z（W、X、Y、Z分別代表元素符號）均為元素周期表中前四周期的元素，其原子序數依次增大，其中W、X、Y為短周期元素，它們的單質在通常狀況下均為無色氣體．X元素的基態(tài)原子在同周期元素基態(tài)原子中含有的未成對電子數最多，Y元素的基態(tài)原子中s能級上的電子數等于p能級上的電子數，Z為金屬元素，其基態(tài)原子是具有4s¹結構的基態(tài)原子中質子數最多的原子，試回答下列各題：
（1）寫出X的基態(tài)原子的核外電子排布式1s²2s²2p³；
（2）比較X、Y兩元素基態(tài)原子的第一電離能大�。篨＞Y（填“＞”、“＜”或“=”），理由是氮原子2p能級為半滿結構，該結構相對穩(wěn)定，難以失去電子；
（3）W、X兩元素能形成一種常見氣體M，每個M分子中含有l(wèi)0個電子，M分子中心原子的雜化方式為sp³；W、X兩種元素還能形成一種常見陽離子N，每個N中也含有10個電子，但在N與M中所含化學鍵的鍵角大小不同，其原因是兩微粒雖中心原子雜化方式相同，但是由于氨分子存在一對孤對電子，其占據氮原子核外空間較大，對成鍵電子對排斥力強，所以使得氨分子中化學鍵的鍵角比銨根離子中的��；
（4）Z²⁺可與M分子在水溶液中形成[Z（M）₄]²⁺，其中M分子和Z²⁺通過配位鍵結合；
（5）單質Z的晶胞結構如圖所示，則每個晶胞中含有原子Z的個數為4．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z（W、X、Y、Z分別代表元素符號）均為元素周期表中前四周期的元素，其原子序數依次增大，其中W、X、Y為短周期元素，它們的單質在通常狀況下均為無色氣體；X元素的基態(tài)原子在同周期元素基態(tài)原子中含有的未成對電子數最多，則X的單質為氮氣，X為N元素；Y元素的基態(tài)原子中s能級上的電子數等于p能級上的電子數，且Y的原子序數大于N元素，1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，由于Y的單質為氣體，則Y為O元素；X的原子序數小于N元素，且單質在常溫下為氣態(tài)、結合（3）能夠形成化合物M，則X為H元素；Z為金屬元素，其基態(tài)原子是具有4s¹結構的基態(tài)原子中質子數最多的原子，則其核外電子排布式中的能層電子都已經排滿，其基態(tài)原子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則Z為Cu元素，據此進行解答．

解答 解：W、X、Y、Z（W、X、Y、Z分別代表元素符號）均為元素周期表中前四周期的元素，其原子序數依次增大，其中W、X、Y為短周期元素，它們的單質在通常狀況下均為無色氣體；X元素的基態(tài)原子在同周期元素基態(tài)原子中含有的未成對電子數最多，則X的單質為氮氣，X為N元素；Y元素的基態(tài)原子中s能級上的電子數等于p能級上的電子數，且Y的原子序數大于N元素，1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，由于Y的單質為氣體，則Y為O元素；X的原子序數小于N元素，且單質在常溫下為氣態(tài)、結合（3）能夠形成化合物M，則X為H元素；Z為金屬元素，其基態(tài)原子是具有4s¹結構的基態(tài)原子中質子數最多的原子，則其核外電子排布式中的能層電子都已經排滿，其基態(tài)原子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則Z為Cu元素，
（1）X為N元素，其原子序數為7，其基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p³，故答案為：1s²2s²2p³ ；
（2）由于N原子2p能級為半滿結構，該結構相對穩(wěn)定，難以失去電子，所以N原子的第一電離能大于O原子，
故答案為：＞；氮原子2p能級為半滿結構，該結構相對穩(wěn)定，難以失去電子；
（3）W、X兩元素能形成一種常見氣體M，每個M分子中含有l(wèi)0個電子，則M為氨氣，氨氣分子中含有3個氮氫鍵和一對孤對電子，則氨氣的中心原子N原子采用sp³雜化；W、X兩種元素還能形成一種常見陽離子N，每個N中也含有10個電子，則N為銨根離子，由于兩微粒雖中心原子雜化方式相同，但是由于氨分子存在一對孤對電子，其占據氮原子核外空間較大，對成鍵電子對排斥力強，所以使得氨分子中化學鍵的鍵角比銨根離子中的小，
故答案為：sp³；兩微粒雖中心原子雜化方式相同，但是由于氨分子存在一對孤對電子，其占據氮原子核外空間較大，對成鍵電子對排斥力強，所以使得氨分子中化學鍵的鍵角比銨根離子中的�。�
（4）Cu²⁺可以與NH₃形成配合物，其中NH₃中N提供孤對電子，Cu²⁺提供空軌道，而形成配位鍵，故答案為：配位鍵；
（5）Z為Cu元素，在每個頂點和面上分別含有1個銅原子，根據均攤法，每個晶胞中銅原子個數為8×$\frac{1}{8}$+$\frac{1}{2}$×6=4，故答案為：4．

點評 本題考查了位置、結構與性質關系的應用，題目難度中等，正確推斷各元素為解答關鍵，注意熟練掌握原子結構與元素周期表、元素周期律的關系，（3）為易錯點，注意從氨氣分子中的孤對電子對成鍵電子對的斥力角度分析，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力．