Question

【題目】第四周期元素Q位于ds區(qū)，最外層電子半充滿;短周期元素W、X、Y、Z第一電離能與原子序數(shù)的關(guān)系如下圖所示，請(qǐng)回答下列問題(用Q、W、X、Y、Z所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)作答)：

（1）基態(tài)Y原子核外共有___種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同的電子。若用n表示能層，則與Y元素同族的元素的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為_________________。

（2）X、W組成的一種二元化合物常用作火箭燃料，該化合物中X原子的雜化方式為___________。該化合物常溫下呈液態(tài)，其沸點(diǎn)高于Y2沸點(diǎn)的原因?yàn)?/span>___________。

（3）X2Y曾被用作麻醉劑，根據(jù)“等電子體原理”預(yù)測(cè)X2Y的空間構(gòu)型為______________。

（4）XW3存在孤電子對(duì)，可形成[Q(XW3)4]2+離子，該離子中不存在_____________(填序號(hào))。

A.極性共價(jià)鍵 B.非極性共價(jià)鍵 C.配位鍵 D.σ鍵 E.π鍵

（5）Q與X形成的一種二元化合物的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：

①Q原子周圍距其距離最近的Q原子的數(shù)目為_______。

②該二元化合物的化學(xué)式為___________________。

（6）已知單質(zhì)Q晶體的堆積方式為面心立方最密堆積，則單質(zhì)Q晶體的晶胞中原子的空間利用率為_________________(用含π的式子表示)。

Answer 1

【答案】8 ns2np4 sp3 N2H4與O2均為分子晶體且相對(duì)分子質(zhì)量相同，但N2H4分子之間存在氫鍵，故其沸點(diǎn)較高 直線 BE 8 Cu3N

【解析】

同周期元素第一電離能從左到右有增大的趨勢(shì)。由于 N 原子為 1s22s22p3達(dá)到半滿結(jié)構(gòu)，相對(duì)較穩(wěn)定，所以第一電離能會(huì)有所增大，根據(jù)W、X、Y、Z第一電離能變化規(guī)律可知，W為H元素、X為N元素、Y為O元素、Z為S元素，第四周期元素Q位于ds區(qū)，最外層電子半充滿，價(jià)電子排布式為3d104s1，則Q為Cu，據(jù)此分析。

（1）Y為O元素，基態(tài)O原子有8個(gè)電子，所以有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同的電子；O元素的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為2s22p4，若用n表示能層，則與Y元素同族的元素的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為ns2np4；

（2）X、W組成的一種二元化合物N2H4常用作火箭燃料，N2H4分子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)=3+1=4，含有一個(gè)孤電子對(duì)，N原子軌道的雜化類型是sp3；

N2H4與O2均為分子晶體且相對(duì)分子質(zhì)量相同，但N2H4分子之間存在氫鍵，故其沸點(diǎn)較高；

（3）X2Y為N2O，曾被用作麻醉劑，已知N2O與CO2互為等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似，已知CO2為直線形的分子，所以N2O的空間構(gòu)型為直線形；

（4）[Cu(NH3)4]2+中Cu2+與NH3之間的化學(xué)鍵為配位鍵，N-H為極性共價(jià)鍵，不存在非極性共價(jià)鍵和π鍵；

答案選BE；

（5）①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Cu在晶胞的棱上，Cu原子周圍距其距離最近的Cu原子在晶胞同面的棱上，數(shù)目為8；

②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，Cu在晶胞的棱上，該晶胞中Cu的個(gè)數(shù)為12=3，N在晶胞的頂點(diǎn)上，該晶胞中N的個(gè)數(shù)為8=1，該二元化合物的化學(xué)式為Cu3N；

（6）Cu晶體的粒子堆積方式為面心立方最密堆積，該晶胞中Cu原子個(gè)數(shù)=,其晶胞體積V= a3cm3，其密度=g/cm3=g/cm3；

根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，4r=a，解得a= 2r，

則晶胞立方體的體積為a3=(2r)3，

晶胞中4個(gè)金屬原子的體積為4，

所以此晶胞中原子空間占有率是=。