Question

20．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(yùn)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）X、Y、Z的第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C（用元素符號表示，下同）．
（2）寫出W的價電子排布式3d¹⁰4s¹，W同周期的元素中，與W原子最外層電子數(shù)相等的元素還有K、Cr．
（3）根據(jù)等電子體原理，可知化合物XZ的結(jié)構(gòu)式是C≡O(shè)，YZ₂^-的VSEPR模型是平面三角形．
（4）X、Y、Z的．簡單氫化物的鍵角從大到小的順序是CH₄＞NH₃＞H₂O（用化學(xué)式表示），原因是3種氫化物的中心原子價層電子多少均為4，VSEPR模型均為正四面體結(jié)構(gòu)，但中心原子的孤電子對數(shù)依次增加，導(dǎo)致鍵角變小
（5）由元素Y與U元素組成的化合物A，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示（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AlN，該物質(zhì)硬度大，推測該物質(zhì)為原子晶體．其中Y元素的雜化方式是sp³．
（6）U的晶體屬立方晶系，其晶胞邊長為405Pm，密度是2.70g/cm³，通過計算確定其晶胞的類型面心立方最密堆積（堆簡單立方堆積、體心立方堆積或面心立方最密堆積）（己知：4053=6.64×10⁷）．

Answer 1

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(yùn)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，以此解答該題．

解答 解：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(yùn)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）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，
故答案為：N＞O＞C；
（2）W為Cu元素，價電子排布式為3d¹⁰4s¹，Cu同周期的元素中，與Cu原子最外層電子數(shù)相等的元素還有K、Cr，
故答案為：3d¹⁰4s¹；K、Cr；
（3）根據(jù)等電子體原理，可知化合物CO與N₂互為等電子體，CO的結(jié)構(gòu)式是C≡O(shè)，YZ₂^-中Y（N）形成2個δ鍵，由1個孤電子對，為sp²雜化，VSEPR模型是平面三角形，
故答案為：C≡O(shè)；平面三角形；
（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，
故答案為：CH₄＞NH₃＞H₂O；3種氫化物的中心原子價層電子多少均為4，VSEPR模型均為正四面體結(jié)構(gòu)，但中心原子的孤電子對數(shù)依次增加，導(dǎo)致鍵角變�。�
（5）晶胞中N原子數(shù)目為4，Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故該化合物化學(xué)式為AlN，為原子晶體，Y原子形成4個共價鍵，故Y原子雜化方式為sp³，
故答案為：AlN；原子；sp³；
（6）設(shè)晶胞中Al原子數(shù)目為N（Al），則N（Al）×$\frac{27}{6.02×1{0}^{23}}$g=（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，
故答案為：面心立方最密堆積．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，題目涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、晶胞計算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．