Question

已知M、R、T、X、Y、Z六种元素的原子序数依次递增的前四周期元素，M位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；R的基态原子中电子占据四个原子轨道（空间运动状态）；T的基态原子的核外未成对电子数是同周期元素中最多的．Y是电负性最大的元素，Z是最外层电子数最少的元素中电子运动状态最多的元素．
请回答下列问题：（答题时，M、R、T、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）
（1）T的核外电子排布图为

 

，Z的一价阳离子的价层电子排布式

 

．
（2）M和R形成的原子个数比为2：1的气态化合物为石油化工的基本原料，该物质中R原子的杂化方式为

 

该化合物中σ键和π键的个数比为

 

．
（3）T、X、Y与M形成的简单化合物的沸点由高到低的顺序为

 

（用化学式表示）．
（4）XY₂的空间立体构型为

 

，M₂X与XY₂的分子的极性强弱的关系为

 

＞

 

（用化学式表示）．
电负性F：4.0 O：3.5 H：2.1 S：2.5 Be：1.5
从原子的电负性，中心原子的孤对电子等角度解释极性强弱的原因是

 

．
（5）查阅有关金属晶体资料得到

堆积模型	空间利用率	配位数
bcp	68%	8
hcp	74%	12
ccp（fcc）	74%	12

Z的原子半径为a pm，N_A代表阿伏加德罗常数，则Z的晶体堆积模型为

 

，该金属单质的密度为

 

g/cm³（计算结果保留两位有效数字）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,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：Y是电负性最大的元素，应为F，T的基态原子的核外未成对电子数是同周期元素中最多的，且核电荷数小于F，应为N元素，M位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同，应为H元素，R的基态原子中电子占据四个原子轨道（空间运动状态），核外电子排布为1s²2s²2p²，应为C元素，则由核电荷数关系可知X只能为O，Z是最外层电子数最少的元素中电子运动状态最多的元素，在前四周期中只有Cu符合，结合对应单质、化合物的性质以及题目要求解答该题．

解答： 解：Y是电负性最大的元素，应为F，T的基态原子的核外未成对电子数是同周期元素中最多的，且核电荷数小于F，应为N元素，M位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同，应为H元素，R的基态原子中电子占据四个原子轨道（空间运动状态），核外电子排布为1s²2s²2p²，应为C元素，则由核电荷数关系可知X只能为O，Z是最外层电子数最少的元素中电子运动状态最多的元素，在前四周期中只有Cu符合，
（1）T为N元素，原子核外有2个电子层，核外电子排布图为，Z为Cu一价阳离子的价层电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，
故答案为：；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）H和C形成的原子个数比为2：1的气态化合物为石油化工的基本原料为C₂H₄，C₂H₄分子中C原子有3个σ键，无孤电子对，轨道的杂化类型为sp²杂化，1个C₂H₄分子中含有5个σ键，1个π键，σ键和π键的个数比为5：1，
故答案为：sp²杂化；5：1；
（3）N、O、F与M形成的简单化合物分别为NH₃、H₂O、HF，应非金属性F＞O＞N，HF中含有的氢键作用力大于水和氨气，但水中含有的氢键数目最多，沸点高低顺序为H₂O＞HF＞NH₃，
故答案为：H₂O＞HF＞NH₃；
（4）XY₂为OF₂，O形成2个δ键，孤对电子数为

6-2

2

=2，具有水的空间构型，为V形，H₂O与OF₂的分子，氧与氢的电负性差值=3.5-2.1=1.4，氧与氟的电负性差值=3.5-4.0=-0.5，所以氧与氢的电负性差值＞氧与氟的电负性差，形成共价键的两种元素的电负性之差越大，则极性越强，所以极性H₂O＞OF₂，且OF₂中氧原子上有2对孤对电子，抵消了O-F键中共用电子对偏向F而产生的极性，
故答案为：V形；H₂O；HF；氧与氢的电负性差值＞氧与氟的电负性差，OF₂中氧原子上有2对孤对电子，抵消了O-F键中共用电子对偏向F而产生的极性；
（5）铜晶胞中铜原子位于顶点和面心，即晶胞类型为面心立方堆积，铜原子半径为a pm，即a×10^-10cm，则则晶胞边长=2

2

a×10^-10cm，晶胞体积V=（2

2

a×10^-10cm）³，每个晶胞中铜原子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，
则ρ=

m

V

=

M NA ×4

V

=

256 NA

(2 2 a×10-10)3

=

8 2

a3?NA

×10³⁰g/cm³；
故答案为：面心立方堆积；

8 2

a3?NA

×10³⁰g/cm³．

点评：本题考查了物质结构及其性质，涉及原子杂化方式的判断、价电子排布式的书写、元素周期律、晶胞的计算等知识点，题目综合性较强，注意根据价层电子对互斥理论、构造原理等知识来分析解答，题目难度大．