Question

X、Y、Z、M、N、Q P为元素周期表前四周期的7种元素．其中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量最高的元素，M的内层电子数是最外层电子数的9倍，N的原子序数比M小1，Q在元素周期表的各元素中电负性最大．P元素的第三电子层处于全充满状态，第四电子层只有一个电子请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置是

 

，它的外围电子的电子排布图为

 

．P元素属于

 

 区元素，
（2）XZ₂分子的空间构型是

 

，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是

 

（写分子式），理由是

 

．
（3）含有元素N的盐的焰色反应为

 

色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是

 

（4）金属钾、铜的晶体的晶胞结构如图1（请先判断对应的图），钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为

 

．

（5）三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式如图2所示．三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是

 

，1mol三聚氰胺分子中 σ键的数目为

 

．
（6）元素M与元素Q形成晶体结构如图3所示，设其晶胞边长为a pm，该化合物的摩尔质量为Dg/mol．求该晶胞密度的计算式为

 

 g/cm³．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,共价键的形成及共价键的主要类型,判断简单分子或离子的构型,晶胞的计算

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：X、Y、Z、M、N、Q、P为元素周期表前四周期的7种元素，X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，X为S元素；Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Y有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为C元素；Z是地壳内含量最高的元素，为O元素；M的内层电子数是最外层电子数的9倍，M只能处于第四周期，最外层电子数只能为2，内层电子总数为18，核外电子总数为20，故M为Ca元素；N的原子序数比M小1，则N为K元素；Q在元素周期表的各元素中电负性最大，Q为F元素；P元素的第三电子层处于全充满状态，第四电子层只有一个电子，原子核外电子数=2+8+18+1=29，则P为Cu元素，据此解答．

解答： 解：由分析可知：X为S元素；Y为O元素；Z为O元素；M为Ca元素；N为K元素；Q为F元素；P为Cu元素，
（1）X为S元素，元素在周期表中的位置是：第三周期ⅥA族，外围电子排布为3s²3p⁴，它的外围电子的电子排布图为，P元素为Cu，Cu属于第IB族元素，在周期表中位于ds区，
故答案为：第三周期ⅥA族；；ds；
（2）SO₂分子中S原子价层电子对数=2+

6-2×2

2

=3，S原子含有1对孤电子对，故其立体结构是V型，CO₂分子C原子呈2个σ键、没有孤电子对，C的杂化轨道类型为sp杂化，SO₂为极性分子，CO₂为非极性分子，H₂O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO₂的溶解度较大，故答案为：V型；SO₂；SO₂为极性分子，CO₂为非极性分子，H₂O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO₂的溶解度较大；
（3）含有K元素的盐的焰色反应为紫色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量，
故答案为：紫；电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量；
（4）金属K晶体为体心立方堆积，晶胞结构为图A，晶胞中K原子配位数为8，金属Cu晶体为面心立方最密堆积，晶胞结构为图B，以顶点Cu原子研究与之最近的原子位于面心，每个顶点Cu原子为12个面共用，晶胞中Cu原子配位数为12，K、Cu两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为 8：12=2：3；故答案为：2：3；
（5）三聚氰胺分子中处于环上的N原子成3个σ键，没有孤电子对，采取sp²杂化，氨基中N原子成2个σ键，含有1对孤电子对，N原子采取sp3杂化，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，故1个三聚氰胺分子含有15个σ键，则1mol三聚氰胺分子中σ键的数目为15N_A，
故答案为：sp²、sp³；15N_A；
（6）元素Ca与元素F形成晶体，晶胞中蓝色球数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4、蓝色球为8个，故化学式为CaF₂，该化合物的摩尔质量为D g/mol，晶胞质量=4×

D

NA

g，晶胞边长为a pm，则晶胞体积=（a×10^-10 cm）³=a³×10^-30 cm³，则晶胞密度=

4× D NA

a3×10-30cm3

=

4×1030×D

a3×NA

g/cm³，
故答案为：

4×1030×D

a3×NA

．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及核外电子的排布、分子结构与性质、晶胞计算等，（6）中注意利用均摊法计算晶胞的质量，难度中等．