Question

已知元素X、Y、Z、W、Q均为短周期元素，原子序数依次增大，X基态原子的核外电子分布在3 个能级，且各能级电子数相等，Z是地壳中含量最多的元素，W是电负性最大的元素，元素Q的核电荷数等于Y、W原子的最外层电子数之和。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外围电子层有2个未成对电子，请回答下列问题。
（1）微粒XZ₃^2-的中心原子杂化类型为                化合物YW₃的空间构型为              。
（2）R基态原子的电子排布式为                ，元素X、Y、Z的第一电离能由大到小的顺序为
                                                                 （用元素符号表示）。
（3）一种新型导体晶体的晶胞如右图所示，则该晶体的化学式为                ，其中一个Q原子紧邻                个R原子。

（4）R的氢氧化物能溶于含XY-离子的溶液生成一种配离子[R(XY)₄]^2－，该反应的离子方程式是          弱酸HXY分子中存在的σ键与键的数目之比为                。

Answer 1

（16分，每空2分）（1）sp²   三角锥形 （2）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²或[Ar]3d⁸4s²    N＞O＞C
（3）MgNi₃C    12   （4）Ni(OH)₂＋4CN^－＝[Ni(CN)₄]^2-＋2OH^－    1:1

试题分析：X基态原子的核外电子分布在3 个能级，且各能级电子数相等，这说明X的原子序数是2＋2＋2＝6，因此X是碳元素。Z是地壳中含量最多的元素，则Z是氧元素；Y的原子序数介于X与Z之间，所以Y是氮元素。W是电负性最大的元素，所以W是氟元素。元素Q的核电荷数等于Y、W原子的最外层电子数之和，因此Q的原子序数＝5＋7＝12，则Q是镁元素。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外围电子层有2个未成对电子，所以R是镍元素。
（1）微粒XZ₃^2-是CO₃^2－，中心原子碳原子含有的孤对电子对数＝（4＋2－3×2）÷2＝0，所以该微粒的空间构型是平面正三角形，则碳原子杂化类型为 sp²杂化；化合物YW₃是NF₃，根据价层电子对互斥理论可知，中心原子N原子含有的孤对电子对数＝（5－3×1）÷2＝1，因此NF₃分子空间构型为三角锥形结构。
（2）根据构造原理可知，镍元素基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²或[Ar]3d⁸4s²；同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能O＞C。由于氮元素原子2p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以元素X、Y、Z的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C。
（3）根据晶胞结构并依据均摊法可知，晶胞Mg原子的个数＝8×＝1个；Ni原子的个数＝6×＝3个；碳原子的个数＝1个，所以其化学式为MgNi₃C。由于顶点被周围的8个正方体共用，所以根据晶胞结构可判断一个Mg原子紧邻（3×8）÷2＝12个Ni原子。
4）R的氢氧化物Ni(OH)₂能溶于含CN^－离子的溶液生成一种配离子[Ni(CN)₄]^2-，其中CN^－是配体，因此反应的离子方程式是Ni(OH)₂＋4CN^－＝[Ni(CN)₄]^2-＋2OH^－。HCN分子中含有1个碳氢单键和1个碳氮三键，由于单键是σ键，三键是由1个σ键与2个键构成的，所以化合物HCN分子中存在的σ键与键的数目之比为2:2＝1:1。