题目内容
【题目】X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子；X、Z中未成对电子数均为2；U是第三周期元索形成的简单离子中半径最小的元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子。请回答下列问题：
(1)X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序是_______ (用元素符号表示，下同)。
(2)写出W的价电子排布式________ ，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有_______。
(3)根据等电子体原理，可知化合物XZ的结构式是______，YZ2-的VSEPR模型是________。
(4)X、Y、Z的简单氢化物的键角从大到小的顺序是________(用化学式表示)，原因是____________________。
(5)由元素Y与U元素组成的化合物A，晶胞结构如图所示（黑球表示Y原子，白球表示U原子），请写出化合物A的化学式_______，该物质硬度大，推测该物质为______晶体。其中Y元素的杂化方式是____________。
(6)U的晶体属立方晶系，其晶胞边长为405Pm，密度是2.70g·cm-3，通过计算确定其晶胞的类型________________（堆简单立方堆积、体心立方堆积或面心立方最密堆积）（己知：4053=6.64×107)。
【答案】 N>O>C 3d104s1 K、Cr C
O 平面三角形 CH4>NH3>H2O 3种氢化物的中心原子价层电子多少均为4，VSEPR模型均为正四面体结构，但中心原子的孤电子对数依次增加，导致键角变小 AlN 原子 sp3 面心立方最密堆积
【解析】X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子，则Y为氮元素；U是第三周期元索形成的简单离子中半径最小的元素，则U为铝元素；X、Z中未成对电子数均为2，X的原子序数小于N，而Z的原子序数介于N氮、铝之间； X、Z的核外电子排布分别为1s22s22p2，1s22s22p4，故X为碳元素、Z为氧元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子，原子序数大于铝，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，故W为铜元素。（1）同周期元素随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N>O>C；（2）W为铜元素，价电子排布式为3d104s1，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有3d64s1，为K元素、3d54s1为Cr元素；（3）根据等电子体原理，可知化合物CO与N2互为等电子体，CO的结构式是C
O，YZ2—为NO2—，中心原子价电子对数=2+
×（5+1-2×2）=3，VSEPR模型是平面三角形；（4）X、Y、Z的最简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O，三种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子对数依次增大，导致键角变小，故键角：CH4>NH3>H2O；（5）晶胞中N原子数目为4，铝原子数目为8×
+6×=4，故该化合物化学式为AlN，该物质硬度大，属于原子晶体，Y原子形成4个共价键，故Y原子杂化方式为sp3；（6）设晶胞中铝原子数目为N(Al)，则N(Al)=
g=(405×10-10)3×2.70g/cm3，解得N(Al)=4.00，所以其晶胞的类型为面心立方密堆积。
智能训练练测考系列答案
计算高手系列答案【题目】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝：
已知：H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)ΔH＝+133kJ·mol-1
H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝-44kJ·mol-1
催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为：____________。
Ⅱ.脱碳：
(1)向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2，在适当的催化剂作用下，发生反应：
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(l)+H2O(l)
①该反应自发进行的条件是_____________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。(填字母)
a.混合气体的平均式量保持不变 b.CO2和H2的体积分数保持不变
c.CO2和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变
e.1molCO2生成的同时有3mol H—H键断裂
③CO2的浓度随时间（0～t2）变化如下图所示，在t2时将容器容积缩小一倍，t3时达到平衡，t4时降低温度，t5时达到平衡，请画出t2～t6 CO2浓度随时间的变化。_____________
⑵改变温度，使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH﹤0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同（T1℃、2L密闭容器）。反应过程中部分数据见下表：
反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应Ⅰ：恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min | 4.5 | ||||
20min | 1 | ||||
30min | 1 | ||||
反应Ⅱ：绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①达到平衡时，反应Ⅰ、Ⅱ对比：平衡常数K(I)______K(II)（填“﹥”“﹤”或“＝”下同）；平衡时CH3OH的浓度c(I)____ c(II)。
②对反应Ⅰ，前10min内的平均反应速率v(CH3OH)＝_______。在其他条件不变的情况下，若30min时只改变温度T2℃，此时H2的物质的量为3.2mol，则T1___T2(填“>”、“<”或“=”)。若30min时只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，则平衡_____移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
⑶利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸，反应原理为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,
装置如图所示：
①电极2的电极反应式是____________；
②在标准状况下，当电极2室有11.2L CO2反应。 理论上电极1室液体质量_____(填“增加”或“减少”______g。
