Question

有U、V、W、X、Y、Z、T七种前四周期元素，它们的原子序数依次增大，其相关信息如下表：

元素编号	相    关    信    息
U	其核外电子总数等于其电子层数
V	基态时，电子分布在三个能级上，且各能级中电子数均相等
W	其单质是空气的主要成分之一，且化学性质相当稳定
X	与W元素处于同一周期，且X的第一电离能小于W的第一电离能
Y	其单质是最强的氧化剂
Z	Z元素的二价阳离子与氩原子的电子层结构相同
T	是第四周期元素中未成对电子数最多的元素

请回答下列问题：
（1）T的基态原子的价电子排布式为

 

．
（2）U、V两种元素可组成多种结构的分子．请写出符合下列条件的物质的结构简式：
若化合物V₈U₈中V元素均采取sp³杂化方式

 

．
若化合物V₈U₈中V元素均采取sp²杂化方式

 

．
（3）写出一种与V₂^2-互为等电子体的分子的化学式为

 

．
（4）甲和乙分别是W、X元素对应的氢化物，甲和乙中均属于10电子分子，甲极易溶于乙中，原因是

 

．
（5）ZY₂晶体的晶胞如图所示，Z²⁺位于晶胞的顶点和面心，则Z²⁺的配位数为

 

（图中虚线和某些实线意义相同）．若该正方体的棱长为a cm，一个Z²⁺离子体积为b cm³，一个Y^-离子体积为c cm³，该晶胞中微粒的空间利用率为

 

（用含a、b、c的字母表示）．

Answer 1

分析：有U、V、W、X、Y、Z、T七种前四周期元素，它们的原子序数依次增大，
U核外电子总数等于其电子层数，则U是H元素；
V基态时，电子分布在三个能级上，且各能级中电子数均相等，则V是C元素；
W其单质是空气的主要成分之一，且化学性质相当稳定，空气的主要成分是氧气和氮气，氮气化学性质较稳定，所以W是N元素；
X与W元素处于同一周期，且X的第一电离能小于W的第一电离能，而X的原子序数大于W，所以X是O元素；
Y的单质是最强的氧化剂，则Y是F元素；
Z元素的二价阳离子与氩原子的电子层结构相同，则Z是Ca元素；
T是第四周期元素中未成对电子数最多的元素，则T是Cr元素；
结合元素、物质的结构和性质分析解答．

解答：解：有U、V、W、X、Y、Z、T七种前四周期元素，它们的原子序数依次增大，
U核外电子总数等于其电子层数，则U是H元素；
V基态时，电子分布在三个能级上，且各能级中电子数均相等，则V是C元素；
W其单质是空气的主要成分之一，且化学性质相当稳定，空气的主要成分是氧气和氮气，氮气化学性质较稳定，所以W是N元素；
X与W元素处于同一周期，且X的第一电离能小于W的第一电离能，而X的原子序数大于W，所以X是O元素；
Y的单质是最强的氧化剂，则Y是F元素；
Z元素的二价阳离子与氩原子的电子层结构相同，则Z是Ca元素；
T是第四周期元素中未成对电子数最多的元素，则T是Cr元素；
（1）T是Cr元素，T元素的价电子为3d、4s能级上的电子，3d能级上有5个电子，4s能级上有1个电子，所以其价电子排布式为3d⁵4s¹，故答案为：3d⁵4s¹；
（2）U、V两种元素可组成多种结构的分子．请写出符合下列条件的物质的结构简式：
若化合物C₈H₈中C元素均采取sp³杂化方式，说明该分子中所有碳原子都含有4个共价单键，则该分子的结构简式为
若化合物C₈H₈中C元素均采取sp²杂化方式，说明该反应中所有碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以其结构简式为，
故答案为：；；
（3）V₂^2-是C₂^2-，与C₂^2-互为等电子体的分子的化学式为为CO或N₂，
故答案为：CO或N₂；
（4）甲和乙分别是N、H元素对应的氢化物，甲和乙中均属于10电子分子，甲极易溶于乙中，则甲是氨气，乙是水，氨气和水都是极性分子，根据相似相溶原理知，氨气能溶于水中，且氨气和水分子之间能形成氢键导致氨气极易溶于水，
故答案为：氨气和水都为极性分子，“极性相似相互溶解”，且氨气分子和水分子之间易形成氢键，也促进氨气在水中的溶解性；
（5）CaF₂晶体的晶胞如图所示，Ca²⁺位于晶胞的顶点和面心，根据图象知Z²⁺的配位数为8；
若该正方体的棱长为acm，晶胞的体积=a³cm³，该晶胞中钙离子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，氟离子个数=8，
则该晶胞中氟离子体积=8c cm³，钙离子体积=4b cm³，则该晶胞中微粒的空间利用率=

8c+4b

a3

×100%，
故答案为：8；

8c+4b

a3

×100%．

点评：本题考查较综合，根据原子结构结合元素周期律来确定元素，正确推断元素是解本题关键，难点是晶胞的计算，注意利用均摊法进行解答，难度中等．