Question

5．X、Y、Z、Q、W、N核電荷數(shù)依次增大的六種元素中，Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，Q原子核外的L層中只有兩個未成對電子，X與Y、Q可以以原子個數(shù)2：1或1：1形成化合物．W與Q同主族，元素N的第三能層共有5對成對電子．請回答下列問題：
（1）N在周期表的位置第四周期，第Ⅷ族；N原子的價層電子排布式為3d⁶4s²．
（2）比較Y、Z、Q的第一電離能大小N＞O＞C；（用元素符號表示）
（3）化合物Y₂ X₄分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5：1； X、Z形成的化合物ZX₃分子屬于極性分子（“極性分子”或“非極性分子”）
（4）W的最高價含氧酸分子中W的雜化方式是sp³；W最高價含氧酸根離子空間構型是正四面體．
（5）W、Y、Z 按個數(shù)比1：1：1形成的負一價離子與CO₂為等電子體，則該陰離子電子式為；
（6）Z與29號元素形成的某種化合物的晶胞結構如圖所示，則其化學式為Cu₃N（黑色球表示29號元素原子）；已知緊鄰的白球與黑球之間的距離為a cm，則該晶胞的密度為$\frac{103}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q、W、N核電荷數(shù)依次增大的六種元素中，Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，則Y為碳元素，Q原子核外的L層中只有兩個未成對電子，則Q為碳或氧，由于Y為碳，所以Q為氧元素，由于Z的核電荷數(shù)介于Y、Q之間，所以Z為氮元素，X與Y、Q可以原子個數(shù)2：1或1：1形成化合物，則X為氫元素，元素N的第三能層共有5對成對電子，則N為26號元素，鐵元素，W與Q同主族，W的原子序數(shù)小于鐵，則W為硫元素，據(jù)此答題．

解答 解：X、Y、Z、Q、W、N核電荷數(shù)依次增大的六種元素中，Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，則Y為碳元素，Q原子核外的L層中只有兩個未成對電子，則Q為碳或氧，由于Y為碳，所以Q為氧元素，由于Z的核電荷數(shù)介于Y、Q之間，所以Z為氮元素，X與Y、Q可以原子個數(shù)2：1或1：1形成化合物，則X為氫元素，元素N的第三能層共有5對成對電子，則N為26號元素，鐵元素，W與Q同主族，W的原子序數(shù)小于鐵，則W為硫元素，
（1）N為鐵元素，N在周期表的位置第四周期，第Ⅷ族；Fe原子的價層電子排布式為3d⁶4s²，
故答案為：第四周期，第Ⅷ族；3d⁶4s²；
（2）同周期從左向右第一電離能增大，但N的最外層電子排布為半滿結構，是一種穩(wěn)定結構，所以N的第一電離能高于相鄰同周期元素，所以C、N、O的第一電離能大小為N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
（3）化合物C₂H₄分子中有5個σ鍵和1個π鍵，所以σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5：1； X、Z形成的化合物NH₃分子中有一對孤電子對，所以屬于極性分子，
故答案為：5：1；極性分子；
（4）W為硫元素，W的最高價含氧酸分子為H₂SO₄，分子中S的價層電子對數(shù)為$\frac{6+2}{2}$=4，所以S原子的雜化方式是sp³，硫酸根離子中硫原子沒有孤電子對，所以其空間構型是正四面體，
故答案為：sp³；正四面體；
（5）S、C、N 按個數(shù)比1：1：1形成的負一價離子為SCN^-，與CO₂為等電子體，則SCN^-結構與CO₂相似，所以SCN^-的電子式為，
故答案為：；
（6）29號元素為銅，Z為氮元素，根據(jù)均攤法可知，晶胞中含有銅原子數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=3，氮原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，所以其化學式為Cu₃N，已知緊鄰的白球與黑球之間的距離為acm，則該晶胞邊長為2acm，所以晶胞的體積為（2acm）³，所以晶胞的密度為 $\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{8{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{103}{4{a}^{3}{N}_{A}}$ g/cm³，
故答案為：Cu₃N；$\frac{103}{4{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題主要考查了元素周期律、原子雜化方式、離子空間構型、等電子體、電子式、晶胞的計算等知識點，中等難度，解題注意根據(jù)原子結構及元素組成化合物的特點，確定元素種類．