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 是第三周期元素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）U 在周期表中的位置 。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 的價電子排布圖 。

（3）根據(jù)等電子體原理，可知化合物 XZ 的電子式是 。

（4）X、Y、Z的最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)如右圖所示（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 ，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 405 pm，密度是 2.70 g/cm，通過計算確定 其晶胞的類型 （填簡單立方堆積、體心立方堆積或面心立方最密堆 積）（已知：4053≈6.64×107）

Answer 1

【答案】（1）第三周期 IIIA 族(1 分) N＞O＞C(1分)

（2）

（3）（4）（4）CH4＞NH3＞H2O

三種氫化物的中心原子價層電子對數(shù)均為四，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σ鍵之間的鍵角變�。�5）AlN sp3 (1 分)（6）面心立方最密堆積

【解析】

試題分析：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N元素；U是第三周期元素形成的簡單離子中半徑最小的元素，則U為Al；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、Al之間，X、Z的核外電子排布分別為1s22s22p2，1s22s22p4，故X為C元素、Z為O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Al，只能處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故W為Cu元素。

（1）鋁元素在周期表中的位置是第三周期 IIIA族；同周期隨原子序數(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Cu元素，價電子排布式為3d104s1，價電子排布圖為：；

（3）根據(jù)等電子體原理，可知化合物CO與N2互為等電子體，電子式為；

（4）X、Y、Z的最簡單氫化物分別為CH4、NH3、H2O，3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，Al原子數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4，故該化合物化學(xué)式為AlN，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Al原子數(shù)目為N（Al），則N（Al）×27/6.02×1023g=（405×10-10）3×2.70g/cm3，解得N（Al）=4.00，所以其晶胞的類型面心立方密堆積。