Question

X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增，其中某些元素的相关信息如下表：

元素	相关信息
X	X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同
Z	Z的基态原子价电子排布为ns2nPn+2
Q	在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小
R	3P能级上有1个电子
W	W的一种核素的质量数为65，中子数为36

（1）X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是

 

（用元素符号表示）
（2）X与Y原子结合形成的X₃Y₄晶体，晶体结构与金刚石类似，则X₃Y₄晶体的熔点比金刚石要

 

（填“高”、“低”）
（3）如图是W的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该氧化物的化学式为

 

（W用元素符号表示），W²⁺的核外电子排布式为

 

（4）X、Y、Z分别与氢元素可以构成A、B、C、D等多种粒子，其中A、B、C均为10电子微粒，D为18电子微粒，B为4原子核的+1价阳离子，则B⁺电子式为

 

，C为4个原子核构成的分子，C分子中中心原子的杂化类型为，

 

与C互为等电子体的分子是

 

（写结构式），D分子中两元素的原子个数之比为1：1，则D为

 

（填“极性”或“非极性”）分子
（5）肼[N₂H₄（I）]可用作火箭燃料，与N₂O₄（I）反应时生成一种气态单质和一种气态化合物，当形成1molπ键时放出173.1KJ热量，请写出该反应的热化学方程式

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,原子核外电子排布,“等电子原理”的应用,晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系,晶胞的计算,极性分子和非极性分子,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化,原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增．X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，故X为C元素；R元素原子3p能级上有1个电子，外围电子排布为3s²3p¹，故R为Al元素；Z的基态原子价电子排布为ns²npⁿ⁺²，结合原子序数可知，Z处于第二周期，即n=2，则Z为O元素；Y的原子序数介于碳元素、氧元素之间，则Y为N元素；Q的原子序数大于氧元素小于Al元素，在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小，故Q处于第三周期，为Na元素；W的一种核素的质量数为65，中子数为36，质子数为65-36=29，故W为Cu元素，
（1）同一周期自左而右电负性递增，同主族自上而下电负性减弱；
（2）X₃Y₄晶体结构与金刚石类似，说明C₃N₄晶体为共价键形成的原子晶体；
（3）晶胞中顶角和体心、上下面心以及4个棱中心是氧原子，Cu原子处于晶胞内部，晶胞中含有4个Cu原子，利用均摊法计算O原子数目，据此确定化学式；
（4）X、Y、Z分别为C、N、O与氢元素可以构成A、B、C、D等多种粒子，其中A、B、C均为10电子微粒，D为18电子微粒，B为4原子核的+1价阳离子即H₃O⁺，C为4个原子核构成的分子，则C为NH₃，C分子中中心原子N形成3对σ键和1对孤对电子，所以杂化类型为sp³，与C互为等电子体的分子是PH₃，D分子中两元素的原子个数之比为1：1即H₂O₂，据此分析；
（5）根据肼[N₂H₄（I）]可用作火箭燃料，与N₂O₄（I）反应时生成氮气和水，而1mol氮气含有2molπ键，放出173.1×2=346.2KJ热量，据此书写热化学方程式；

解答： 解：X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增．X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，故X为C元素；R元素原子3p能级上有1个电子，外围电子排布为3s²3p¹，故R为Al元素；Z的基态原子价电子排布为ns²npⁿ⁺²，结合原子序数可知，Z处于第二周期，即n=2，则Z为O元素；Y的原子序数介于碳元素、氧元素之间，则Y为N元素；Q的原子序数大于氧元素小于Al元素，在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小，故Q处于第三周期，为Na元素；W的一种核素的质量数为65，中子数为36，质子数为65-36=29，故W为Cu元素，
（1）同一周期自左而右电负性递增，同主族自上而下电负性减弱，故电负性：N＞C＞Na，
故答案为：N＞C＞Na；
（2）X₃Y₄晶体结构与金刚石类似，说明C₃N₄晶体为共价键形成的原子晶体，C原子的半径比N原子大，所以X₃Y₄晶体的熔点比金刚石要高，故答案为：高；
（3）晶胞中顶角和体心是氧原子，Cu原子处于晶胞内部，晶胞中含有4个Cu原子，晶胞中含有O原子数目为1+8×

1

8

+2×

1

2

+4×

1

4

=4，故Cu原子与O原子数目之比为4：4=1：1，该氧化物化学式为CuO，W²⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，故答案为：CuO；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；
（4）X、Y、Z分别为C、N、O与氢元素可以构成A、B、C、D等多种粒子，其中A、B、C均为10电子微粒，D为18电子微粒，B为4原子核的+1价阳离子即H₃O⁺，则B⁺电子式为，C为4个原子核构成的分子，则C为NH₃，C分子中中心原子N形成3对σ键和1对孤对电子，所以杂化类型为sp³，与C互为等电子体的分子是，D分子中两元素的原子个数之比为1：1即H₂O₂，则D为极性分子；故答案为：：sp³；；极性；
（5）因为肼[N₂H₄（I）]可用作火箭燃料，与N₂O₄（I）反应时生成氮气和水，而1mol氮气含有2molπ键，放出173.1×2=346.2KJ热量，所以生成3mol氮气放出346.2KJ×3=1038.6KJ热量，则热化学方程式为N₂H₄（l）+2N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.6KJ/mol；故答案为N₂H₄（l）+2N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.6KJ/mol；

点评：本题考查结构性质位置关系、核外电子排布规律、电负性、电子式、等电子体以及反应热计算等，题目较为综合，难度中等，注意对基础知识的全面掌握；