Question

M、X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常見的元素，其相關(guān)信息如表：

元素	相關(guān)信息
M	基態(tài)時有5種狀態(tài)的電子
X	X原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍
Y	Y原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子
Z	Z的基態(tài)電子最外層電子排布式為：nsnnpn+4
W	在周期表的第六列

（1）基態(tài)W原子的價電子排布圖是

 

．
（2）與Y單質(zhì)互為等電子體的物質(zhì)的化學(xué)式

 

，

 

（分子、離子各一個）．
（3）用價層電子對互斥理論推測XZ₃^2-的空間構(gòu)型是

 

，Y的氫化物Y₂H₄分子中Y原子軌道雜化類型是

 

．Y₂H₄在一定條件下可與Y₂Z₄發(fā)生反應(yīng)生成Y單質(zhì)，若反應(yīng)中有8molY-H鍵斷裂，則形成的π鍵為

 

mol．
（4）人造立方MY的硬度僅次于金剛石而遠遠高于其他材料，因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料．立方MY晶胞如圖所示，試分析：
①該晶體的類型為

 

晶體．
②晶體中每個Y原子同時吸引

 

個M原子．
③設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M g?mol^-1，晶體的密度為ρ g?cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則晶體中兩個距離最近的M原子之間的距離為

 

cm．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,“等電子原理”的應(yīng)用

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：這幾種元素是前四周期元素，M基態(tài)時有5種狀態(tài)的電子，則M為B元素；
X原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不超過8個，則X內(nèi)層為K層、最外層為L層，則X為C元素；
Y原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子，則Y為N元素；
Z的基態(tài)電子最外層電子排布式為：nsⁿnpⁿ⁺⁴，s能級最多排列2個電子，則Z為O元素；
W在周期表的第六列，且位于前四周期，則Cr元素，
（1）W是Cr元素，Cr原子3d、4s電子為其價電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)W原子的價電子排布圖；
（2）Y單質(zhì)為N₂，等電子體原子個數(shù)相等、價電子數(shù)相等；
（3）用價層電子對互斥理論確定微�？臻g構(gòu)型、原子雜化方式；
N₂H₄在一定條件下可與N₂O₄發(fā)生反應(yīng)生成N₂，反應(yīng)方程式為2N₂H₄+N₂O₄=3N₂+4H₂O，
若反應(yīng)中有8molN-H鍵斷裂，則有2mol肼參加反應(yīng)，同時生成3mol氮氣，每個氮氣分子中含有1個σ鍵、兩個π鍵，據(jù)此計算π鍵物質(zhì)的量；
（4）立方BN晶胞如圖所示，
①空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體為原子晶體；
②根據(jù)圖片知，晶體中每個N原子同時吸引4個B原子；
③該晶胞中B原子個數(shù)=8×

1

8

+4×

1

4

+2×

1

2

+1=4，O原子個數(shù)為4，根據(jù)其密度ρ=

m

V

計算其邊長，晶體中兩個距離最近的M原子之間的距離為邊長的

2

2

倍．

解答： 解：這幾種元素是前四周期元素，M基態(tài)時有5種狀態(tài)的電子，則M為B元素；
X原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不超過8個，則X內(nèi)層為K層、最外層為L層，則X為C元素；
Y原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子，則Y為N元素；
Z的基態(tài)電子最外層電子排布式為：nsⁿnpⁿ⁺⁴，s能級最多排列2個電子，則Z為O元素；
W在周期表的第六列，且位于前四周期，則Cr元素，
（1）W是Cr元素，Cr原子3d、4s電子為其價電子，根據(jù)構(gòu)造原理知基態(tài)Cr原子的價電子排布圖為，
故答案為：；
（2）Y單質(zhì)為N₂，等電子體原子個數(shù)相等、價電子數(shù)相等，與氮氣分子為等電子體的分子如CO、離子如CN^-，
故答案為：CO；CN^-；
（3）CO₃^2-中C原子價層電子對個數(shù)為3且不含孤電子對，為平面三角形結(jié)構(gòu)，Y的氫化物N₂H₄分子中N原子價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，所以N原子軌道雜化類型是sp²；
N₂H₄在一定條件下可與N₂O₄發(fā)生反應(yīng)生成N₂，反應(yīng)方程式為2N₂H₄+N₂O₄=3N₂+4H₂O，
若反應(yīng)中有8molN-H鍵斷裂，則有2mol肼參加反應(yīng)，同時生成3mol氮氣，每個氮氣分子中含有1個σ鍵、兩個π鍵，所以π鍵物質(zhì)的量為6mol，
故答案為：平面三角形；sp²；6；
（4）立方BN晶胞如圖所示，
①根據(jù)圖片知，該物質(zhì)中原子之間以空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所以為原子晶體，故答案為：原子；
②根據(jù)圖片知，晶體中每個N原子同時吸引4個B原子，故答案為：4；
③該晶胞中B原子個數(shù)=8×

1

8

+4×

1

4

+2×

1

2

+1=4，O原子個數(shù)為4，根據(jù)其密度ρ=

m

V

=

25 NA ×4

V

=

100

NAV

，
得晶胞邊長=

3	m ρ

=

3	100 ρNA

cm，晶體中兩個距離最近的M原子之間的距離為邊長的

2

2

倍為

6	1250 ρ2NA2

cm，
故答案為：

6	1250 ρ2NA2

．

點評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計算、微粒空間構(gòu)型判斷、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識點，為高考高頻點，知道價層電子對互斥理論的利用，難點是晶胞計算，題目難度中等．