Question

【题目】元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个。

(1)X基态原子的核外电子排布式为______。

(2)X是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯()裂化生成苯和丙烯。

①1 mol异丙苯分子中含有σ键的数目为________mol。

②异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为________。

(3)与Y3分子互为等电子体的阴离子为________。

(4)XZ3易溶于水，熔融状态下能够导电，据此可判断XZ3晶体属于________(填晶体类型)。

(5)元素Ce与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如下图，该化合物的化学式为________。

Answer 1

【答案】[Ar]3d14s2 20 sp2、sp3 NO2- 离子晶体 CeO2

【解析】

元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，则X核外电子数为21，为21号Sc元素。元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，由于最外层电子数不能超过8，所以Y原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则Y为O元素。Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个，Z只能处于第三周期，核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，故Z为Cl元素。

根据上述推断可知X是Sc元素，Y是O元素，Z是Cl元素。

(1)X是21号Sc元素，根据构造原理，可知Sc基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，也可写为[Ar]3d14s2；

(2)①根据异丙苯的结构简式可知：在一个异丙苯分子中含有20个σ键，则在1 mol异丙苯分子中含有σ键的数目为20mol；

②异丙苯分子中苯环上的碳原子杂化方式为sp2杂化，饱和C原子为sp3杂化；

(3)根据等电子体的概念可知：与O3分子互为等电子体的阴离子为NO2-；

(4)XZ3是ScCl3，该物质易溶于水，熔融状态下能够导电，说明在晶体中含有离子，据此可判断XZ3晶体属于离子晶体；

(5)在1个晶胞中含有Se原子个数为：=4；含有O原子数目为8，则Ce、O原子数目之比为4：8=1：2，所以Ce、O形成的化合物化学式为CeO2。