Question

[物质结构与性质]原子序数依次增大的X、Y、Z、Q、E五种元素中，X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，Q原子核外的M层中只有两对成对电子，E元素原子序数为29．请用元素符号或化学式回答下列问题：
（1）X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为

 

；
（2）已知YZ₂⁺与XQ₂互为等电子体，则1mol YZ₂⁺中含有π键数目为

 

；
（3）Z的气态氢化物沸点比Q的气态氢化物高的多，其原因是

 

；
（4）X、Z与氢元素可形成化合物H₂X₂Z₄，常用作工业除锈剂．H₂X₂Z₄分子中X的杂化方式为

 

；
（5）E原子的核外电子排布式为

 

；E有可变价态，它的某价态的离子与Z的阴离子形成晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,晶胞的计算

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，核外电子排布应为1s²2s²2p²，则X为C元素；Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，则Z为O元素；结合原子序数可知Y为N元素；Q原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，为S元素；E元素原子序数为29，为Cu元素．

解答： 解：X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，核外电子排布应为1s²2s²2p²，则X为C元素；Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，则Z为O元素；结合原子序数可知Y为N元素；Q原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，为S元素；E元素原子序数为29，为Cu元素，
（1）同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（2）NO₂⁺与CS₂互为等电子体，则NO₂⁺中N原子与O原子之间形成2对共用电子对，则1molNO₂⁺含有π键数目为2mol×6.02×10²³mol^-1=1.204×10²⁴，
故答案为：1.204×10²⁴；
（3）H₂O分子间存在氢键，而H₂S分子之间存在范德华力，氢键比较范德华力更强，故H₂O的沸点高于H₂S，
故答案为：H₂O分子间存在氢键；
（4）C、O与氢元素可形成化合物H₂C₂O₄，常用作工业除锈剂，结构简式为HOOC-COOH，H₂C₂O₄分子中C原子成3个σ键、不含孤电子对，C原子杂化方式为sp²，
故答案为：sp²；
（5）E原子序数为29，原子核外电子数为29，原子的核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹；
由晶胞结构可知，晶胞中Cu原子数目=4、O原子数目=1+8×

1

8

=2，晶体中Cu、O原子数目之比=2：1，故该晶体的化学式为：Cu₂O，
故答案为：[Ar]3d¹⁰4s¹；Cu₂O．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、电离能、等电子体、化学键、晶胞计算等，推断元素是解题关键，注意利用均摊法进行晶胞计算，难度中等．