Question

X、Y、Z、R、W、M五种元素分别位于周期表中四个紧邻的周期，原子序数依次增大，其它相关信息如下列两表所示：

元素	相关信息
X	X原子的价电子构型为nsn
Y	Y与R位于同主族
Z	Z是除稀有气体外第一电离能最大的元素
W	W的单质是人们将太阳能转换为电能的常用材料
M	M是人们生活中最常用的金属

	I1	I2	I3	I4	I5
R的电离能/kJ?mol-1	584	1823	2751	11584	14837

请回答下列问题：
（1）X^-的电子排布图

 

．
（2）化合物YZ₃的中心原子Y的杂化类型为

 

杂化，则YZ₃的空间结构为

 

．
（3）D与Z同主族且相邻，D和R形成的化合物的化学式（或分子式）为R₂D₆，熔点：190℃．判断该化合物的晶体属于

 

晶体．
（4）1mol W单质晶体中含有W-W键的数目为

 

（N_A为阿伏加德罗常数）．W与同主族上一周期元素形成的化合物E与W晶体结构相似，则化合物E与W晶体的熔点E

 

W（填“＞”、“＜”或“=”），试解释其原因

 

．
（5）M原子的价电子排布式为

 

；已知：M单质的密度为ρ g?c m^-3，右图是该单质的晶胞结构图，该晶胞中最近的两个M原子之间的距离为

 

cm（只要求列算式，不必计算出数值．阿伏伽德罗常数为N_A，M的相对原子质量为a．）

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,位置结构性质的相互关系应用

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、R、W、M五种元素分别位于周期表中四个紧邻的周期，原子序数依次增大，
Z是除稀有气体外第一电离能最大的元素，则Z是F元素；
W的单质是人们将太阳能转换为电能的常用材料，则W为Si元素；
M是人们生活中最常用的金属且原子序数大于W，所以M是Fe元素；
根据R电离能大小知，R元素位于第IIIA族，且R原子序数大于F而小于Si，所以R是Al元素；
Y和R位于同一主族，且原子序数小于Al，所以Y为B元素；
X原子的价电子构型为nsⁿ，且这几种元素位于相邻的前四个周期，所以X位于第一周期，为H元素；
（1）X_^为H元素，其原子核外有1个电子，据此书写H原子电子排布图；
（2）根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化方式及分子空间构型；
（3）分子晶体熔点较低；
（4）一个Si原子连接4个Si原子，所以每个硅原子占有2个Si-Si键，据此计算1molSi中Si-Si键数目；
原子晶体熔沸点与其键长成反比，与键能成正比；
（5）M为Fe元素，Fe原子3d、4s能级上电子为其价电子，根据构造原理书写M原子的价电子排布式；
该晶胞中最近的两个M原子之间的距离为中心原子和顶点原子距离，其中心原子到顶点距离为晶胞边长的

3

2

．

解答： 解：X、Y、Z、R、W、M五种元素分别位于周期表中四个紧邻的周期，原子序数依次增大，
Z是除稀有气体外第一电离能最大的元素，则Z是F元素；
W的单质是人们将太阳能转换为电能的常用材料，则W为Si元素；
M是人们生活中最常用的金属且原子序数大于W，所以M是Fe元素；
根据R电离能大小知，R元素位于第IIIA族，且R原子序数大于F而小于Si，所以R是Al元素；
Y和R位于同一主族，且原子序数小于Al，所以Y为B元素；
X原子的价电子构型为nsⁿ，且这几种元素位于相邻的前四个周期，所以X位于第一周期，为H元素；
（1）X_^为H元素，其原子核外有1个电子，其电子排布图为，故答案为：；
（2）化合物BF₃的中心原子B的价层电子对个数=3且不含孤电子对，所以B原子的杂化类型为sp²杂化，则BF₃的空间结构为平面三角形，故答案为：sp²；平面三角形；
（3）Z为F元素，D与Z同主族且相邻，则D为Cl元素，D和R形成的化合物的化学式（或分子式）为Al₂Cl₆，熔点：190℃，所以晶体Al₂Cl₆为分子晶体，故答案为：分子；
（4）一个Si原子连接4个Si原子，所以每个硅原子占有2个Si-Si键，则1molSi中Si-Si键数目为2N_A；
C的原子半径小于Si，吸引电子能力大于Si，Si和C生成SiC，C-Si键键长小于Si-Si键，键能C-Si键大于Si-Si，所以SiC的熔点高于晶体硅，
故答案为：2N_A；＞；C的原子半径小于Si，吸引电子能力大于Si，因而键长C-Si键小于Si-Si键，而键能C-Si键大于Si-Si，所以SiC的熔点高于晶体硅；
（5）M为Fe元素，Fe原子3d、4s能级上电子为其价电子，根据构造原理知M原子的价电子排布式为3d⁶4s²；
该晶胞中最近的两个M原子之间的距离为中心原子和顶点原子距离，其中心原子到顶点距离为晶胞边长的

3

2

，该晶胞中原子个数=1+8×

1

8

=2，设晶胞的边长为x，则晶胞体积为x³，其密度ρ=

M NA ×2

V

，所以V=

27 NA ×2

ρ

a NA ×2

ρ

cm³=

2a

ρNA

cm³，则中心原子到顶点距离=

3

2

×

3	2a ρNA

cm，故答案为：3d⁶4s²； 

3

2

×

3	2a ρNA

．

点评：本题涉及晶体类型判断、晶胞计算、原子杂化方式判断、分子空间构型判断等知识点，根据价层电子对互斥理论、晶胞计算公式等知识点分析解答即可，同时考查学生空间想象能力、数学运算能力等，题目难度中等．