Question

3．前四周期元素X、Y、Z、Q、R、W的原子序數(shù)依次增大．X基態(tài)原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)；Y基態(tài)原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子；Z基態(tài)原子的最外層電子排布為3s²3p²；Q、R、W都屬于金屬元素，Q、W基態(tài)原子核外均沒(méi)有未成對(duì)電子，R基態(tài)原子的d軌道上有3個(gè)空軌道．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）R基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s．上述六種元素中，屬于ds區(qū)的元素符號(hào)是Zn；
（2）含有16個(gè)中子的Z的核素符號(hào)為³⁰₁₄Si．X、Y、Z元素原子中第一電離能由高到低的順序是N＞O＞Si．
（3）XY₃^-的離子空間構(gòu)型為平面三角形，與該離子互為等電子體的一種分子是SO₃．
（4）X、Y分別與氫元素形成的最簡(jiǎn)單氫化物分子中，后者的鍵角小于前者的原因是NH₃、H₂O的中心原子雜化方式相同，由于氨分子存在一對(duì)孤電子對(duì)，水分子存在兩對(duì)孤電子對(duì)，水分子中孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子排斥力更強(qiáng)，所以水分子的鍵角比氨分子的鍵角�。�
（5）Y、Q、R三種元素形成的某種化合物的如圖所示，該化合物的化學(xué)式為CaTiO₃．若Y與最近的R的距離為a cm，阿伏加德常數(shù)的值為N_A，則計(jì)算此晶體的密度表達(dá)式為$\frac{136}{（\sqrt{2}a）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³（不必化簡(jiǎn)）．

Answer 1

分析 前四周期元素X、Y、Z、Q、R、W的原子序數(shù)依次增大．X基態(tài)原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，故X為N元素；Y基態(tài)原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)大于N，則Y原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，故Y為O元素；Z基態(tài)原子的最外層電子排布為3s²3p²，則Z為Si；Q、R、W都屬于金屬元素，只能處于第四周期，其中R基態(tài)原子的d軌道上有3個(gè)空軌道，其原子外圍電子排布式為3d²4s²，則R為T(mén)i，Q、W基態(tài)原子核外均沒(méi)有未成對(duì)電子，Q原子序數(shù)小于Ti，則Q為Ca，W外圍電子排布式為3d¹⁰4s²，則W為Zn，據(jù)此解答．

解答 解：前四周期元素X、Y、Z、Q、R、W的原子序數(shù)依次增大．X基態(tài)原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，故X為N元素；Y基態(tài)原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)大于N，則Y原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，故Y為O元素；Z基態(tài)原子的最外層電子排布為3s²3p²，則Z為Si；Q、R、W都屬于金屬元素，只能處于第四周期，其中R基態(tài)原子的d軌道上有3個(gè)空軌道，其原子外圍電子排布式為3d²4s²，則R為T(mén)i，Q、W基態(tài)原子核外均沒(méi)有未成對(duì)電子，Q原子序數(shù)小于Ti，則Q為Ca，W外圍電子排布式為3d¹⁰4s²，則W為Zn．
（1）R基態(tài)原子的d軌道上有3個(gè)空軌道，基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s，上述六種元素中，屬于ds區(qū)的元素符號(hào)是Zn，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s；Zn；
（2）含有16個(gè)中子的Si的核素符號(hào)為³⁰₁₄Si，同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，同主族自上而下第一電離能減小，氮元素原子2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素的，故第一電離能：N＞O＞Si，
故答案為：³⁰₁₄Si；N＞O＞Si；
（3）NO₃^-中N原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3，故離子空間構(gòu)型為平面三角形，與該離子互為等電子體的一種分子是SO₃等，
故答案為：平面三角形；SO₃等；
（4）X、Y分別與氫元素形成的最簡(jiǎn)單氫化物分別為NH₃、H₂O，NH₃、H₂O的中心原子雜化方式相同，由于氨分子存在一對(duì)孤電子對(duì)，水分子存在兩對(duì)孤電子對(duì)，水分子中孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子排斥力更強(qiáng)，所以水分子的鍵角比氨分子的鍵角小，
故答案為：NH₃、H₂O的中心原子雜化方式相同，由于氨分子存在一對(duì)孤電子對(duì)，水分子存在兩對(duì)孤電子對(duì)，水分子中孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子排斥力更強(qiáng)，所以水分子的鍵角比氨分子的鍵角�。�
（5）晶胞中Ti原子位于頂點(diǎn)，Ti數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，O原子為位于面心，O原子數(shù)目為6×$\frac{1}{2}$=3，Ca原子為體心，Ca數(shù)目為1，故該化合物的化學(xué)式為CaTiO₃，晶胞質(zhì)量為$\frac{136}{{N}_{A}}$g，Y與最近的R的距離為a cm，則晶胞邊長(zhǎng)為2a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}$a cm，晶體的密度為$\frac{136}{{N}_{A}}$g÷（$\sqrt{2}$a cm）³=$\frac{136}{（\sqrt{2}a）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：CaTiO₃；$\frac{136}{（\sqrt{2}a）^{3}×{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、元素周期表、電離能、空間構(gòu)型、等電子體、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、晶胞計(jì)算等，推斷元素是解題關(guān)鍵，注意利用均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，難度中等．