Question

13．W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大．XY₂是红棕色气体；X与氢元素可形成XH₃；Z基态原子的M层与K层电子数相等；W是形成有机物种类最多的元素；R²⁺的3d轨道中有9个电子．请回答：
（1）Y基态原子的电子排布式是1s²2s²2p⁴；Y和W形成的三原子分子是非极性（填“极性”或“非极性”）分子．
（2）X与氢元素可形成的化合物XH₃的中心原子杂化轨道类型为sp³杂化，XH₃的立体构型是三角锥形．
（3）Z所在周期中第一电离能最大的主族元素Q名称氯元素．比较沸点高低：XY₂＜ZY．
（4）Z与某元素形成的化合物的晶胞如图1所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是2：1．
（5）R晶胞结构如图2所示，R晶体中每个R原子周围距离最近的R原子数目为12．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大，XY₂是红棕色气体，为NO₂，则X是N、Y是O元素；X与氢元素可形成NH₃；
Z基态原子的M层与K层电子数相等，则Z为Mg元素；W是形成有机物种类最多的元素，为C元素；
R²⁺的3d轨道中有9个电子，则R原子核外电子数=2+8+17+2=29，为Cu元素；
（1）Y为O元素，其基态原子核外有8个电子，根据构造原理书写O基态原子的电子排布式；中心重合的分子为非极性分子，不重合的分子为极性分子；
（2）根据价层电子对互斥理论判断原子杂化方式及微粒空间构型；
（3）Z是Mg元素，同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
熔沸点：离子晶体＞分子晶体；
（4）利用均摊分计算该晶胞中阴阳离子个数之比；
（5）Cu晶胞为面心立方最密堆积，每个Cu原子周围距离最近的Cu原子数目=3×8÷2．

解答 解：W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大，XY₂是红棕色气体，为NO₂，则X是N、Y是O元素；X与氢元素可形成NH₃；
Z基态原子的M层与K层电子数相等，则Z为Mg元素；W是形成有机物种类最多的元素，为C元素；
R²⁺的3d轨道中有9个电子，则R原子核外电子数=2+8+17+2=29，为Cu元素；
（1）Y为O元素，其基态原子核外有8个电子，根据构造原理书写O基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁴；中心重合的分子为非极性分子，不重合的分子为极性分子，Y和W形成的三原子分子为CO₂，是直线形分子，该分子中心重合，为非极性分子，
故答案为：1s²2s²2p⁴；非极性；
（2）NH₃分子中N原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，所以该分子中中心原子杂化轨道类型为sp³杂化，NH₃的立体构型是三角锥形，故答案为：sp³；三角锥形；
（3）Z是Mg元素，同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，Mg位于第三周期，该周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素；
熔沸点离子晶体＞分子晶体，NO₂是分子晶体、MgO是离子晶体，所以熔沸点XY₂＜ZY，
故答案为：氯元素；＜；
（4）该晶胞中阳离子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2、阴离子个数=2+4×$\frac{1}{2}$=4，所以阴阳离子个数之比=4：2=2：1，
故答案为：2：1；
（5）Cu晶胞为面心立方最密堆积，每个Cu原子周围距离最近的Cu原子数目=3×8÷2．=12，
故答案为：12．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、元素周期律、原子核外电子排布、微粒空间构型判断等知识点，侧重考查学生推断、计算及空间想象能力，明确物质结构、原子结构及价层电子对互斥理论等知识点是解本题关键，注意（5）题的计算，为易错点．