Question

已知元素X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大．X原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；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基态原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）元素X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为（用元素符号表示）

 

．
（3）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

 

．
（4）R²⁺与NH₃成的配离子中，提供孤对电子的原子是

 

．
（5）已知Z、R能形成两种化合物，其晶胞如图所示，甲的化学式为

 

，乙的化学式为

 

；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a pm，则甲晶体的密度为

 

 g/cm³（写出含口的表达式，用N_A表示阿伏加德罗常数的值）．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,元素电离能、电负性的含义及应用,晶胞的计算

专题：

分析：核外电子有6种不同的运动状态，则核外有6个电子，即X是C，Z原子的L电子层上有2对成对电子，是2p⁴，为O，根据原子序数递增知Y是N，R⁺原子核外有3层电子且各层均处于全满状态，分别有2、8、18个电子，即R是Cu，据此答题．

解答： 解：核外电子有6种不同的运动状态，则核外有6个电子，即X是C，Z原子的L电子层上有2对成对电子，是2p⁴，为O，根据原子序数递增知Y是N，R⁺原子核外有3层电子且各层均处于全满状态，分别有2、8、18个电子，即R是Cu．
（1）Cu的基态原子的外围电子排布式为3d¹⁰4s¹，核外电子分布在1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7个能级，因此其基态原子有7种能量不同的电子，
故答案为：3d¹⁰4s¹；7；　　
（2）同周期第一电离能由左向右呈增大的趋势，ⅡA元素原子的s能级是全充满状态、ⅤA元素原子的p能级是半充满状态，它们第一电离能比相邻元素大，即第一电离能：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）与CNO^-互为等电子体微粒的化学式有CO₂、N₂O、SCN^-等，互为等电子体的物质结构相似，二氧化碳的结构是直线型，C原子采取sp杂化，因此CNO^-的中心原子的杂化方式为sp，
故答案为：CO₂或N₂O或SCN^-；sp；
（4）N原子有孤对电子，Cu²⁺有空轨道，即N提供孤对电子，
故答案为：N；
（5）根据均摊法知甲含Cu原子4个，O原子：8×

1

8

+4×

1

4

+2×

1

2

+1=4，化学式为CuO，乙含Cu原子4个，O原子：8×

1

8

+1=2，化学式为Cu₂O，CuO易转变为Cu₂O，是因为Cu₂O中的Cu的3d能级是全充满状态，而原子处于全充满、半充满、全空是稳定结构．1个甲中含CuO4个，质量为（4×80）÷N_Ag，晶胞体积为（a×10^-10）³m³，密度是

80×4

(a×10-10)3×NA

，
故答案为：CuO；Cu₂O；Cu₂O中的Cu的3d能级是全充满状态，而原子处于全充满、半充满、全空是稳定结构；

80×4

(a×10-10)3×NA

；

点评：本题综合考查物质结构与性质，涉及元素推断、核外电子排布、电离能、等电子体、配位键、晶胞计算等，推断元素是解题关键，（5）中从结构分析氧化铜高温转化为氧化亚铜为易错点、难点，难度中等．