Question

4．已知X、Y、Z、W、K五種元素均位于周期表的前四周期，且原子序數(shù)依次增大．元素X是周期表中原子半徑最小的元素；Y的基態(tài)原子中電子占據(jù)了三種能量不同的原子軌道，且這三種軌道中的電子數(shù)相同；W位于第2周期，其原子的核外成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的3倍；K位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與X的相同．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（答題時(shí)，X、Y、Z、W、K用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）
（1）K的外圍電子軌道表示式是3d¹⁰4s¹
（2）Y、Z元素的某種氫化物的分子中均含有18個(gè)電子，則該Y、Z的氫化物的沸點(diǎn)相差較大的主要原因是氮的氫化物（N₂H₄）分子間存在氫鍵．
（3）若X、Y、W形成的某化合物（相對(duì)分子質(zhì)量為46）呈酸性，則該分子中σ鍵與π鍵比值4：1
（4）Z、K兩元素形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該化合物的化學(xué)式是Cu₃N，Z原子的配位數(shù)是6．

Answer 1

分析 元素X是周期表中原子半徑最小的元素，所以X是H元素；Y元素基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道且每種軌道中的電子數(shù)相同，電子排布為：1s²2s²2p²，所以Y為C元素；W位于第2周期，其基態(tài)原子核外成對(duì)電子數(shù)是成單電子數(shù)的3倍，電子排布為：1s²2s²2p⁴，所以W為O元素；K位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與X的相同即為1，且K位于周期表的前四周期，所K為銅元素；Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，Y是碳、W是氧，所以Z為N元素，據(jù)此進(jìn)行答題．

解答 解：元素X是周期表中原子半徑最小的元素，所以X是H元素；Y元素基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道且每種軌道中的電子數(shù)相同，電子排布為：1s²2s²2p²，所以Y為C元素；W位于第2周期，其基態(tài)原子核外成對(duì)電子數(shù)是成單電子數(shù)的3倍，電子排布為：1s²2s²2p⁴，所以W為O元素；K位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與X的相同即為1，且K位于周期表的前四周期，所K為Cu元素；Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，Y是碳、W是氧，所以Z為N元素，
（1）K為銅元素，為29號(hào)元素，銅的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，其外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）Y、Z元素的氫化物含有18個(gè)電子的分子為C₂H₆和N₂H₄，在這兩種物質(zhì)中N₂H₄分子間存在氫鍵，而C₂H₆分子間沒有氫鍵，所以它們的沸點(diǎn)相差較大，
故答案為：氮的氫化物（N₂H₄）分子間存在氫鍵；
（3）X、Y、W分別為H、C、O，H、C、O形成的某有機(jī)化合物（相對(duì)分子質(zhì)量為46）呈酸性，其化學(xué)式為HCOOH，在HCOOH中除了含有一個(gè)C-O鍵、一個(gè)C=O鍵和一個(gè)C-H鍵外還有一個(gè)O-H鍵，所以σ鍵數(shù)為4，甲酸中只有碳碳雙鍵分子中含有1個(gè)π鍵，則該分子中σ鍵與π鍵比值=4：1，
故答案為：4：1；
（4）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中含有實(shí)心球數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=3，空心球數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，原子個(gè)數(shù)比為3：1，結(jié)合銅元素和氮元素的化合價(jià)可知實(shí)心球?yàn)殂~，空心球?yàn)榈�，化學(xué)式為：Cu₃N，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)氮原子周圍有6個(gè)銅原子與之相連，所以氮原子的配位數(shù)為6，
故答案為：Cu₃N；6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查位置結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，題目難度中等，元素的推斷是解答本題的關(guān)鍵，試題側(cè)重對(duì)第一電離能、化學(xué)鍵、晶胞結(jié)構(gòu)等高考常考查點(diǎn)的考查．