Question

X、Y、Z、U为原子序数依次增大的前四周期元素，X、Y、Z三种元素位于同一周期，其中基态Y原子的2p轨道处于半充满状态，Y和Z的单质可以通过分离液态空气的方法大量制得，且XZ₂与Y₂Z互为等电子体。含U的化合物的焰色为紫色。试回答下列问题：
（1）U单质的原子堆积方式为__________________，Y的价电子排布式为__________________。
（2）化合物甲由Z、U两元素组成，其晶胞如图所示。

①甲的化学式为____________。
②下列有关该晶体的说法中正确的是________（选填选项字母）。
A．每个晶胞中含有14个U⁺ 和13个Z₂^-
B．晶体中每个U⁺ 周围距离最近的U⁺ 有6个
C．该晶体属于离子晶体
③甲的密度为a g·cm^-3，则晶胞的体积是_____________ m³（只要求列出计算式，阿伏加德罗常数的值用N_A表示）。

Answer 1

（8分）（1）体心立方堆积（1分）；2s²2p³ （1分） （2）①KO₂ （2分）； 
②C （2分，多选不得分）； ③ ×10^-6（或×10^-6或×10^-6）（2分）

试题分析：基态Y原子的2p轨道处于半充满状态，所以Y是氮元素。Y和Z的单质可以通过分离液态空气的方法大量制得，因此Z是氧元素。且XZ₂与Y₂Z互为等电子体，这说明X应该是碳元素。含U的化合物的焰色为紫色，所以U是钾元素。
（1）K单质的原子堆积方式为体心立方堆积。根据核外电子排布式可知，Y的价电子排布式为2s²2p³。
（2）①根据晶胞的结构可知，K离子的个数＝。阴离子个数＝个，其中阴离子是2个氧原子构成的，所以化学式是_KO2。
②每个晶胞中含有4个U⁺ 和4个Z₂^-，A不正确；晶体中每个U⁺ 周围距离最近的U⁺ 有12个，B不正确；该晶体属于离子晶体，C正确，答案选C。
③根据以上分析可知，甲的密度为a g·cm^-3，则晶胞的体积是，解得ρ＝。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。该题以“周期表中元素的推断”为载体，比较全面考查学生有关元素推断知识和灵活运用知识的能力。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。