题目内容

5．X、Y、Z、W、U五种元素，均位于周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为57．Y原子的L层p轨道中有2个电子，Z的原子核外有三个未成对电子，W与Y原子的价电子数相同，U原子的K层电子数与最外层电子数比为2：1，其d轨道处于全充满状态．
（1）U原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1．
（2）Y和W电负性，较小的是Si（填元素符号）；Y和Z的第一电离能，较大的是N（填元素符号）．
（3）X与Z形成最简单化合物Q时，Z原子采取的杂化轨道类型为sp3，Q分子空间构型为三角锥形；请写出U2+与Q形成配离子的离子反应方程式：Cu2++4NH3═Cu（NH3）4 ．
（4）U+与Z3+形成的晶胞结构如图所示，阴、阳离子间核间距为acm．与同-个Z3+相连的U+有6个，该晶体的密度为$\frac{103}{{4{a^3}{N_A}}}$或$\frac{206}{{8{a^3}{N_A}}}$g•cm-3（NA表示阿伏加德罗常数）．

分析 X、Y、Z、W、U五种元素，均位于周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为57，Y原子的L层p轨道中有2个电子，则Y为C元素；Z的原子核外有三个未成对电子，Z原子序数大于Y，W与Y原子的价电子数相同，W原子序数大于Z，所以W是Si元素、Z为N元素；U原子的K层电子数与最外层电子数之比为2：1，其d轨道处于全充满状态，则U为Cu元素，根据核电荷数知，X是H元素；
（1）Cu原子核电荷数为29，根据能级图写出其电子排布式；
（2）电负性是指得电子能力，元素的非金属性越强，电负性越大；第一电离能是指失电子能力，同一周期的主族元素，随核电荷数增大，第一电离能呈增大趋势；
（3）H与N形成的最简单化合物NH3，中心原子N形成的共用电子对数为3，另有一个孤对电子，由此判断杂化轨道形式和分子构型；Cu2+与NH3形成的配离子铜氨络合离子；
（4）Cu+与N3-形成的晶胞结构如图所示，则晶胞边长为2acm，该晶胞中灰色球个数=8×$\frac{1}{8}$=1、黑色球个数=12×$\frac{1}{4}$=3，根据化合价知，灰色球表示氮离子、黑色球表示亚铜离子，与同一个N3-相连的Cu+有6个，该晶体的密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：X、Y、Z、W、U五种元素，均位于周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为57，Y原子的L层p轨道中有2个电子，则Y为C元素；Z的原子核外有三个未成对电子，Z原子序数大于Y，W与Y原子的价电子数相同，W原子序数大于Z，所以W是Si元素、Z为N元素；U原子的K层电子数与最外层电子数之比为2：1，其d轨道处于全充满状态，则U为Cu元素，根据核电荷数知，X是H元素，
（1）Cu原子的核电荷数为29，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s1；
（2）C和Si为同主族元素，核电荷数越大，元素非金属性越弱，电负性越小，则C的电负性大于Si；C和N为第二周期主族元素，随核电荷数增大，第一电离能呈增大趋势，且N原子核外2p轨道为半充满结构，相对稳定，则N的第一电离能大于C，故答案为：Si；N；
（3）NH3分子中N原子的价层电子对个数=3+$\frac{1}{2}$×（5-3×1）=4，且含有一个孤电子对，所以该分子是三角锥形结构，中心原子采用sp3杂化；Cu2+与NH3形成的配离子铜氨络合离子，离子方程式为Cu2++4NH3═Cu（NH3）4 ，
故答案为：sp3；三角锥形；Cu2++4NH3═Cu（NH3）4 ；
（4）Cu+与N3-形成的晶胞结构如图所示，则晶胞边长为2acm，该晶胞中灰色球个数=8×$\frac{1}{8}$=1、黑色球个数=12×$\frac{1}{4}$=3，根据化合价知，灰色球表示氮离子、黑色球表示亚铜离子，与同一个N3-相连的Cu+有6个，该晶体的密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{64×3+14}{\frac{{N}_{A}}{（2a）^{3}}}$g•cm-3=$\frac{103}{{4{a^3}{N_A}}}$g•cm-3或  $\frac{206}{{8{a^3}{N_A}}}$g•cm-3；
故答案为：6；$\frac{103}{{4{a^3}{N_A}}}$或$\frac{206}{{8{a^3}{N_A}}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、分子空间构型、元素周期律、原子核外电子排布等知识点，综合性较强，明确基本原理及基本计算是解本题关键，难点是晶胞计算，题目难度中等．

练习册系列答案
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