Question

【题目】X、Y、Z、U、W 是原子序数依次增大的前四周期元素。其中 Y 的原子核外有 7 种运动状态不同的 电子；X、Z 中未成对电子数均为 2；U 是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素；W 的内层电 子全充满，最外层只有 1 个电子。请回答下列问题：

（1）U 在周期表中的位置 。X、Y、Z 的第一电离能从大到小的顺序是 （用元素符号表示，下同)。

（2）写出 W 的价电子排布图 。

（3）根据等电子体原理，可知化合物 XZ 的电子式是 。

（4）X、Y、Z的最简单氢化物的键角从大到小的顺序是 （ 用化学式表示)， 原因 是 。

（5）由元素 Y 与 U 元素组成的化合物 A，晶胞结构如右图所示（黑球表示 Y 原子， 白球表示 U 原子），请写出化合物 A 的化学式 ，其中 Y 元素的杂化方式是 。

（6）U 的晶体属立方晶系，其晶胞边长为 405 pm，密度是 2.70 g/cm，通过计算确定 其晶胞的类型 （填简单立方堆积、体心立方堆积或面心立方最密堆 积）（已知：4053≈6.64×107）

Answer 1

【答案】（1）第三周期 IIIA 族(1 分) N＞O＞C(1分)

（2）

（3）（4）（4）CH4＞NH3＞H2O

三种氢化物的中心原子价层电子对数均为四，VSEPR 模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子 对数依次增大，导致σ键之间的键角变小（5）AlN sp3 (1 分)（6）面心立方最密堆积

【解析】

试题分析：X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素，其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子，则Y为N元素；U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素，则U为Al；X、Z中未成对电子数均为2，X的原子序数小于N，而Z的原子序数介于N、Al之间，X、Z的核外电子排布分别为1s22s22p2，1s22s22p4，故X为C元素、Z为O元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子，原子序数大于Al，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，故W为Cu元素。

（1）铝元素在周期表中的位置是第三周期 IIIA族；同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C；

（2）W为Cu元素，价电子排布式为3d104s1，价电子排布图为：；

（3）根据等电子体原理，可知化合物CO与N2互为等电子体，电子式为；

（4）X、Y、Z的最简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O，3种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子对数依次增大，导致键角变小，故键角：CH4＞NH3＞H2O；

（5）晶胞中N原子数目为4，Al原子数目为8×1/8+6×1/2=4，故该化合物化学式为AlN，Y原子形成4个共价键，故Y原子杂化方式为sp3；

（6）设晶胞中Al原子数目为N（Al），则N（Al）×27/6.02×1023g=（405×10-10）3×2.70g/cm3，解得N（Al）=4.00，所以其晶胞的类型面心立方密堆积。