Question

前四周期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⁺核外各能层电子均已充满．请回答下列问题：
（1）X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为

 

．（用元素符号表示）
（2）已知YZ₂⁺与XQ₂互为等电子体，则l mol YZ₂⁺中含有π键数目为

 

．
（3）Z的气态氢化物沸点比Q的气态氢化物高得多，其原因是

 

．
（4）Y、Z与氢元素可形成化合物HYZ₃，是实验室常用试剂．HYZ₃分子中Y的杂化方式为

 

，YZ₃^-的空间构型是

 

．
（5）E原子的价层电子排布式为

 

；E有可变价态，它的基价态的离子与Z的阴离子形成晶体的晶胞如图所示．
①该晶体的化学式为

 

，Z的阴离子的配位数为

 

．
②Z的阴离子的堆积模型为

 

．
A．简单立方      B．六方最密     C．面心立方   D．体心立方
③已知晶胞边长为apm，则晶胞的密度为

 

g?cm^-3（阿伏加德罗常数用N_A表示）．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,晶胞的计算,金属晶体的基本堆积模型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：

分析：前四周期原子序数依次增大的X、Y、Z、Q、E五种元素，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；Y原子序数介于碳、氧之间，故Y为N元素；Q原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，则Q为S元素；E⁺核外各能层电子均已充满，原子序数大于硫，应处于第四周期，E原子核外电子数为2+8+18+1=29，则E为Cu元素．

解答： 解：前四周期原子序数依次增大的X、Y、Z、Q、E五种元素，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；Y原子序数介于碳、氧之间，故Y为N元素；Q原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，则Q为S元素；E⁺核外各能层电子均已充满，原子序数大于硫，应处于第四周期，E原子核外电子数为2+8+18+1=29，则E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）N、O与氢元素可形成化合物HNO₃，HNO₃分子中N原子价层电子对数为3+

5+1-2×3

2

=3，N原子杂化方式为sp²，N原子没有孤对电子，NO₃^-的空间构型是：平面三角形，
故答案为：sp²；平面三角形；
（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，价电子排布式为3d¹⁰4s¹；
①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；O原子与周围的4个Cu原子形成正四面体，氧的配位数为4，
②由晶胞结构可知，氧离子为体心立方堆积，故选D；
③若该晶胞的边长为apm，晶胞体积为（a×10^-10cm）³，晶胞中有4个Cu原子、2个O原子，故晶胞质量为

4×64+2×16

NA

g，故该氧化物的密度为

4×64+2×16

NA

g÷（a×10^-10cm）³=

2.88×1032

a3NA

g/cm³，
故答案为：3d¹⁰4s¹； ①Cu₂O； 4；②D； ③

2.88×1032

a3NA

．

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．