Question

【題目】X、Y、Z、U、W是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7種運動狀態(tài)不同的電子；X、Z中未成對電子數(shù)均為2；U是第三周期元索形成的簡單離子中半徑最小的元素；W的內(nèi)層電子全充滿，最外層只有1個電子。請回答下列問題：

(1)X、Y、Z的第一電離能從大到小的順序是_______ (用元素符號表示，下同)。

(2)寫出W的價電子排布式________ ，W同周期的元素中，與W原子最外層電子數(shù)相等的元素還有_______。

(3)根據(jù)等電子體原理，可知化合物XZ的結(jié)構(gòu)式是______，YZ2-的VSEPR模型是________。

(4)X、Y、Z的簡單氫化物的鍵角從大到小的順序是________(用化學(xué)式表示)，原因是____________________。

(5)由元素Y與U元素組成的化合物A，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示（黑球表示Y原子，白球表示U原子），請寫出化合物A的化學(xué)式_______，該物質(zhì)硬度大，推測該物質(zhì)為______晶體。其中Y元素的雜化方式是____________。

(6)U的晶體屬立方晶系，其晶胞邊長為405Pm，密度是2.70g·cm-3，通過計算確定其晶胞的類型________________（堆簡單立方堆積、體心立方堆積或面心立方最密堆積）（己知：4053=6.64×107)。

Answer 1

【答案】 N>O>C 3d104s1 K、Cr CO 平面三角形 CH4>NH3>H2O 3種氫化物的中心原子價層電子多少均為4，VSEPR模型均為正四面體結(jié)構(gòu)，但中心原子的孤電子對數(shù)依次增加，導(dǎo)致鍵角變小 AlN 原子 sp3 面心立方最密堆積

【解析】X、Y、Z、U、W是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7種運動狀態(tài)不同的電子，則Y為氮元素；U是第三周期元索形成的簡單離子中半徑最小的元素，則U為鋁元素；X、Z中未成對電子數(shù)均為2，X的原子序數(shù)小于N，而Z的原子序數(shù)介于N氮、鋁之間； X、Z的核外電子排布分別為1s22s22p2，1s22s22p4，故X為碳元素、Z為氧元素；W的內(nèi)層電子全充滿，最外層只有1個電子，原子序數(shù)大于鋁，只能處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故W為銅元素。（1）同周期元素隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N元素2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N>O>C；（2）W為銅元素，價電子排布式為3d104s1，W同周期的元素中，與W原子最外層電子數(shù)相等的元素還有3d64s1，為K元素、3d54s1為Cr元素；（3）根據(jù)等電子體原理，可知化合物CO與N2互為等電子體，CO的結(jié)構(gòu)式是CO，YZ2—為NO2—，中心原子價電子對數(shù)=2+×（5+1-2×2）=3，VSEPR模型是平面三角形；（4）X、Y、Z的最簡單氫化物分別為CH4、NH3、H2O，三種氫化物的中心原子價層電子對數(shù)均為4，VSEPR模型均為正四面體形，但中心原子的孤電子對數(shù)依次增大，導(dǎo)致鍵角變小，故鍵角：CH4>NH3>H2O；（5）晶胞中N原子數(shù)目為4，鋁原子數(shù)目為8×+6×=4，故該化合物化學(xué)式為AlN，該物質(zhì)硬度大，屬于原子晶體，Y原子形成4個共價鍵，故Y原子雜化方式為sp3；（6）設(shè)晶胞中鋁原子數(shù)目為N(Al)，則N(Al)=g=(405×10-10)3×2.70g/cm3，解得N(Al)=4.00，所以其晶胞的類型為面心立方密堆積。