Question

已知元素W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大．元素W的负一价阴离子与某惰性气体结构相同，X是形成化合物种类最多的元素，Z原子L电子层上有2对成对电子，R⁺原子核外有3层电子且各层均处于全满状态．请回答下列问题：
（1）R⁺离子的外围电子排布式为

 

，其基态原子有

 

种能量不同的电子．
（2）上述五种元素，第一电离能最小的为

 

．
（3）元素X、Y、Z与W形成的最简单的化合物的沸点由小到大的顺序是

 

．Y形成的简单氢化物极易溶于Z形成的简单氢化物中，解释原因

 

．
（4）与XYZ^-互为等电子体微粒的化学式为

 

（写出一种即可），XYZ^-的中心原子的杂化方式为

 

，YZ₃^-的空间构型是

 

．
（5）R²⁺与NH₃形成的配离子中所含的化学键类型为

 

．
（6）已知Z、R能形成两种化合物，其晶胞如图所示，高温时，甲易转化为乙的原因为

 

．若甲晶体中一个晶胞的边长为apm，则甲晶体的密度为

 

，g/cm³（用N_A表示阿伏伽德罗常数的值）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：元素W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大，X是形成化合物种类最多的元素，则X为C元素；元素W的负一价阴离子与某惰性气体结构相同，则W为H元素；Z原子L电子层上有2对成对电子，则Z的电子排布式为1s²2s²2p⁴，Z为O元素，则Y为N元素；R⁺原子核外有3层电子且各层均处于全满状态，则R核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，R为Cu元素，据此解答．

解答： 解：元素W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大，X是形成化合物种类最多的元素，则X为C元素；元素W的负一价阴离子与某惰性气体结构相同，则W为H元素；Z原子L电子层上有2对成对电子，则Z的电子排布式为1s²2s²2p⁴，Z为O元素，则Y为N元素；R⁺原子核外有3层电子且各层均处于全满状态，则R原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，R为Cu元素，
（1）R原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，R⁺离子的外围电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，相同轨道的电子能量相同，该基态原子有7种能量不同的电子，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；7；
（2）同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，故第一电离能最小的为O，故答案为：O；
（3）元素电负性越大，其氢化物的沸点越高，元素X、Y、Z与W形成的最简单的化合物的沸点由小到大的顺序是H₂O＞NH₃＞CH₄，Y形成的简单氢化物为NH₃，Z形成的简单氢化物为H₂O，二者分子间能形成氢键，增大了氨的溶解度，故答案为：H₂O＞NH₃＞CH₄；NH₃与H₂O分子间能形成氢键；
（4）CNO^-电子数为22，等电子体为电子数相等，故与CNO^-互为等电子体微粒的化学式CO₂、N₂O、SCN^-等，CNO^-的中心原子C电子对数=2+

4+1-2-3

2

=2，故杂化方式为SP杂化，NO₃^-中心原子N电子对数=3+

5+1-2×3

2

=3，孤电子对数为0，则空间构型是平面三角形，故答案为：CO₂、N₂O、SCN^-等；SP；平面三角形；
（5）Cu²⁺与NH₃形成的配离子中Cu²⁺与NH₃之间的化学键为配位键，N-H为极性共价键，故答案为：配位键、极性键；
（6）已知O、Cu能形成晶胞如图所示的两种化合物，甲中黑色球（Cu）位于体心，其数目为4，白色球（O）位于晶胞棱、面心、体心和顶点，其数目为4×

1

4

+2×

1

2

+1+8×

1

8

=4，Cu、O原子数目之比为1：1，则甲的化学式为CuO，乙中黑色球（Cu）位于体心，其数目为4，白色球（O）位于体心和顶点，其数目为1+8×

1

8

=2，Cu与O原子个数之比为2：1，则乙的化学式为Cu₂O，Cu₂O中Cu原子d轨道为全满状态，比较稳定，故高温时甲易转化为乙，若甲晶体中一个晶胞的边长为apm，则甲晶体的密度为

m

V

=

64g/mol×4+16g/mol×4 NA

(a×10-10cm)3

=

3.2×1033

a3NA

g/cm³，
故答案为：Cu₂O中Cu原子d轨道为全满状态，比较稳定；

3.2×1033

a3NA

．

点评：本题综合查物质结构与性质，推断元素是解题的关键，涉及核外电子排布规律、配位键、杂化理论与分子结构、晶胞计算等，难度中等，掌握均摊法进行晶胞的有关计算．