Question

【化學(xué)—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】（15分）

前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大，已知：X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)；Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子；Z與Y位于同主族；W的+2價(jià)簡(jiǎn)單離子核外電子層排布與Ar原子相同；R原子的d軌道上有3個(gè)空軌道。請(qǐng)回答下列問題：

（1）R原子的基態(tài)電子排布式為 。

（2）X、Y原子的第一電離能大小順序?yàn)? 。（用元素符號(hào)表示）

（3）X的常見單質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中σ鍵數(shù)目為 。

（4）Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子空間構(gòu)型為 ，中心原子的雜化軌道類型為 。

（5）某礦物晶體由Y、W、R三種元素組成，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

則該礦物的化學(xué)式為 ，若已知該晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，則該晶胞的密度為 g/cm3。（用含a、NA的代數(shù)式表示）

Answer 1

（1）[Ar]3d24s2 （2）N>O （3）1 （4）正四面體 sp3

（5）CaTiO3 136/a3NA (3分)

【解析】

試題分析：前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大，已知：X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，則X是氮元素；Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)大于氮元素，因此Y是氧元素；Z與Y位于同主族，則Z是S；W的+2價(jià)簡(jiǎn)單離子核外電子層排布與Ar原子相同，則W是Ca；R原子的d軌道上有3個(gè)空軌道，則R的原子序數(shù)是18+2+2＝22，即R是鈦元素。

（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知，鈦原子的基態(tài)電子排布式為)[Ar]3d24s2。

（2）由于氮元素的2p軌道電子處于半充滿狀態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)，因此X、Y原子的第一電離能大小順序?yàn)镹＞O。

（3）N的常見單質(zhì)分子是氮?dú)�，氮�(dú)夂�有三鍵，則結(jié)構(gòu)中σ鍵數(shù)目為1個(gè)。

（4）Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子是硫酸根離子。由于S元素不存在孤對(duì)電子對(duì)數(shù)，因此空間構(gòu)型為正四面體，中心原子的雜化軌道類型為sp3。

（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知含Ti原子的個(gè)數(shù)是8×1？8＋1，含Ca原子是1個(gè)，含O原子是6×1/2＝3個(gè)，則該礦物的化學(xué)式為CaTiO3；若已知該晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，所以有，則該晶胞的密度為g/cm3。

考點(diǎn)：考查核外電子數(shù)、第一電離能、雜化軌道、空間構(gòu)型、共價(jià)鍵以及晶胞的計(jì)算等