Question

20．短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，元素Z的價電子數(shù)等于能層數(shù)．元素W位于第四周期，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)在該周期中最多．
（1）元素X、Y、Z的第一電離能由大到小的順序?yàn)镺＞Mg＞Al．（用元素符號表示）
（2）T、X分別與氫組成的T₂H₂與H₂X₂分子中，T、X原子軌道的雜化類型分別是sp；sp³．
（3）T與X可形成TX₃^2-離子和TX₂分子．
①TX₃^2-的空間構(gòu)型為平面三角形（用文字描述）．
②N₃^-離子與TX₂分子互為等電子體，則N₃^-的電子式為．
（4）有同學(xué)推測，Z₂X₃的熔點(diǎn)比YX高，其原因是兩者均為離子晶體，由于Al³⁺帶的電荷高于Mg²⁺，且半徑小于Mg²⁺，所以Al₂O₃的晶格能大．
（5）如圖是由元素W、Z兩種元素所形成的某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖．
①元素W基態(tài)原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹．
②該合金中W與Z的原子個數(shù)比為2：1．

Answer 1

分析 短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，則T、X、Y分別為C、O、Mg元素，元素Z的價電子數(shù)等于能層數(shù)，則Z為Al元素；
元素W位于第四周期，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)在該周期中最多，為Cr元素；
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減弱；
（2）C、O分別與氫組成的C₂H₂與H₂O₂分子中，乙炔中每個C原子價層電子對個數(shù)是2且不含孤電子對，每個雙氧水分子中每個O原子價層電子對個數(shù)是4且含有兩個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷T、X原子軌道的雜化類型；
（3）①CO₃^2-中C原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{4+2-3×2}{2}$=3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互稱理論判斷其空間構(gòu)型；
②N₃^-離子與CO₂分子互為等電子體，根據(jù)二氧化碳電子式書寫N₃^-的電子式；
（4）Al₂O₃的熔點(diǎn)比MgO高，二者都是離子晶體，離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比；
（5）①W為Cr元素，其原子核外有24個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫元素Cr基態(tài)原子的核外電子排布式；
②利用均攤法計(jì)算該合金中W與Z的原子個數(shù)比．

解答 解：短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，則T、X、Y分別為C、O、Mg元素，元素Z的價電子數(shù)等于能層數(shù)，則Z為Al元素；
元素W位于第四周期，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)在該周期中最多，為Cr元素；
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減弱，所以第一電離能大小順序是O＞Mg＞Al，
故答案為：O＞Mg＞Al；
（2）C、O分別與氫組成的C₂H₂與H₂O₂分子中，乙炔中每個C原子價層電子對個數(shù)是2且不含孤電子對，每個雙氧水分子中每個O原子價層電子對個數(shù)是4且含有兩個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷T、X原子軌道的雜化類型分別為sp、sp³，故答案為：sp；sp³；
（3）①CO₃^2-中C原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{4+2-3×2}{2}$=3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互稱理論判斷其空間構(gòu)型為平面三角形，故答案為：平面三角形；
②N₃^-離子與CO₂分子互為等電子體，根據(jù)二氧化碳電子式書寫N₃^-的電子式為，
故答案為：；
（4）Al₂O₃的熔點(diǎn)比MgO高，二者都是離子晶體，離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比，該同學(xué)推測的理由是：兩者均為離子晶體，由于Al³⁺帶的電荷高于Mg²⁺，且半徑小于Mg²⁺，所以Al₂O₃的晶格能大，
故答案為：兩者均為離子晶體，由于Al³⁺帶的電荷高于Mg²⁺，且半徑小于Mg²⁺，所以Al₂O₃的晶格能大；
（5）①W為Cr元素，其原子核外有24個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫元素Cr基態(tài)原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹；
②該晶胞中Al原子個數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，Cr原子個數(shù)=2+8×$\frac{1}{4}$=4，所以Cr、Al原子個數(shù)之比=4：2=2：1，故答案為：2：1．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生計(jì)算、空間現(xiàn)象及基本理論的應(yīng)用能力，涉及晶胞計(jì)算、原子核外電子排布、微粒空間構(gòu)型判斷、原子雜化等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，需要學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)知識并能靈活運(yùn)用，題目難度中等．