Question

已知元素X、Y、Z、W、Q均為短周期元素，原子序數(shù)依次增大，X基態(tài)原子的核外電子分布在3 個(gè)能級(jí)，且各能級(jí)電子數(shù)相等，Z是地殼中含量最多的元素，W是電負(fù)性最大的元素，元素Q的核電荷數(shù)等于Y、W原子的最外層電子數(shù)之和。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個(gè)未成對(duì)電子，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
（1）微粒XZ₃^2-的中心原子雜化類(lèi)型為                化合物YW₃的空間構(gòu)型為              。
（2）R基態(tài)原子的電子排布式為                ，元素X、Y、Z的第一電離能由大到小的順序?yàn)?u>
                                                                 （用元素符號(hào)表示）。
（3）一種新型導(dǎo)體晶體的晶胞如右圖所示，則該晶體的化學(xué)式為                ，其中一個(gè)Q原子緊鄰                個(gè)R原子。

（4）R的氫氧化物能溶于含XY-離子的溶液生成一種配離子[R(XY)₄]^2－，該反應(yīng)的離子方程式是          弱酸HXY分子中存在的σ鍵與鍵的數(shù)目之比為                。

Answer 1

（16分，每空2分）（1）sp²   三角錐形 （2）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²或[Ar]3d⁸4s²    N＞O＞C
（3）MgNi₃C    12   （4）Ni(OH)₂＋4CN^－＝[Ni(CN)₄]^2-＋2OH^－    1:1

試題分析：X基態(tài)原子的核外電子分布在3 個(gè)能級(jí)，且各能級(jí)電子數(shù)相等，這說(shuō)明X的原子序數(shù)是2＋2＋2＝6，因此X是碳元素。Z是地殼中含量最多的元素，則Z是氧元素；Y的原子序數(shù)介于X與Z之間，所以Y是氮元素。W是電負(fù)性最大的元素，所以W是氟元素。元素Q的核電荷數(shù)等于Y、W原子的最外層電子數(shù)之和，因此Q的原子序數(shù)＝5＋7＝12，則Q是鎂元素。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個(gè)未成對(duì)電子，所以R是鎳元素。
（1）微粒XZ₃^2-是CO₃^2－，中心原子碳原子含有的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)＝（4＋2－3×2）÷2＝0，所以該微粒的空間構(gòu)型是平面正三角形，則碳原子雜化類(lèi)型為 sp²雜化；化合物YW₃是NF₃，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可知，中心原子N原子含有的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)＝（5－3×1）÷2＝1，因此NF₃分子空間構(gòu)型為三角錐形結(jié)構(gòu)。
（2）根據(jù)構(gòu)造原理可知，鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²或[Ar]3d⁸4s²；同周期第一電離能自左而右具有增大趨勢(shì)，所以第一電離能O＞C。由于氮元素原子2p能級(jí)有3個(gè)電子，處于半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于相鄰元素，所以元素X、Y、Z的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C。
（3）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)并依據(jù)均攤法可知，晶胞Mg原子的個(gè)數(shù)＝8×＝1個(gè)；Ni原子的個(gè)數(shù)＝6×＝3個(gè)；碳原子的個(gè)數(shù)＝1個(gè)，所以其化學(xué)式為MgNi₃C。由于頂點(diǎn)被周?chē)��?個(gè)正方體共用，所以根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可判斷一個(gè)Mg原子緊鄰（3×8）÷2＝12個(gè)Ni原子。
4）R的氫氧化物Ni(OH)₂能溶于含CN^－離子的溶液生成一種配離子[Ni(CN)₄]^2-，其中CN^－是配體，因此反應(yīng)的離子方程式是Ni(OH)₂＋4CN^－＝[Ni(CN)₄]^2-＋2OH^－。HCN分子中含有1個(gè)碳?xì)鋯捂I和1個(gè)碳氮三鍵，由于單鍵是σ鍵，三鍵是由1個(gè)σ鍵與2個(gè)鍵構(gòu)成的，所以化合物HCN分子中存在的σ鍵與鍵的數(shù)目之比為2:2＝1:1。