Question

【题目】[化学——选修3：物质结构与性质] X、Y、Z、M、W、R是元素周期表中1～36号元素，且原子序数依次增大，X、Y、Z是位于同一周期的相邻元素，Y元素基态原子的2p轨道处于半充满状态；M为元素周期表1～36号元素中电负性最小的元素，W元素基态原子的价电子构型为3d74s2；R位于周期表第11列。回答下列问题(若需表示具体元素必须用相应的元素符号)：

（1）X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_____________(用元素符号表示)，Y的最简单气态氢化物在水中的溶解度远大于X的最简单气态氢化物，主要原因是____________。

（2）R元素基态原子的电子排布式为_______。Z、M形成化合物M2Z2的电子式为_________。

（3）X、Z、W三种元素可以形成橘红色易升华的固体配合物W2(XZ)8，该配合物中提供空轨道的是_________，提供孤对电子的是__________________(填化学式)。

（4）已知某化合物部分结构如图(a)所示，该化合物由X、Y两元素组成，硬度超过金刚石。该化合物的化学式为_____，其晶体类型为______，晶体中X、Y两种元素原子的杂化方式均为___________。

（5）在图(b)中标出R晶体中R原子的位置，该晶体中R原子直径为a pm，R的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，该晶胞密度表达式为___________g·cm-3(用a，M，NA表示)。

Answer 1

【答案】（1）N＞O＞C；NH3与H2O两者均为极性分子，分子间存在氢键；

（2）1s22s22p63s23p63d104s1；

（3）Co；CO （4）C3N4；原子晶体；sp3 （5）；

【解析】

试题分析：X、Y、Z、M、W、R是元素周期表中1～36号元素，且原子序数依次增大，X、Y、Z是位于同一周期的相邻元素，Y元素基态原子的2p轨道处于半充满状态，因此Y是N，则X是C，Z是O；M为元素周期表1～36号元素中电负性最小的元素，这说明M是金属性最强的K；W元素基态原子的价电子构型为3d74s2，所以原子序数是27，则W是Co；R位于周期表第11列，因此R是Cu。

（1）非金属性越强，第一电离能越大，氮元素的2p轨道处于半充满状态，稳定性强，则X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C；由于NH3与H2O两者均为极性分子，分子间存在氢键，所以Y的最简单气态氢化物在水中的溶解度远大于X的最简单气态氢化物。

（2）铜元素的原子序数是29，则根据核外电子排布规律可知基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；Z、M形成化合物M2Z2是过氧化钾，含有离子键和非极性键的离子化合物，电子式为。

（3）X、Z、W三种元素可以形成橘红色易升华的固体配合物Co2(CO)8，Co原子存在空轨道，CO存在孤对电子，在该配合物中提供空轨道的是Co，提供孤对电子的是CO。

（4）已知某化合物部分结构如图(a)所示，该化合物由X、Y两元素组成，硬度超过金刚石，这说明其晶体类型为原子晶体，C的最高价是＋4价，N的最低价是－3价，则该化合物的化学式为C3N4；根据晶胞可知1个碳原子形成4个单键，1个氮原子形成3个单键，但氮原子还有1对孤对电子，所以晶体中X、Y两种元素原子的杂化方式均为sp3。

（5）铜是面心六方最密堆积，则晶胞的结构示意图为。晶胞铜原子的个数是8×1/8+6×1/2＝4，该晶体中R原子直径为a pm，则面对角线是2apm，所以晶胞边长是，体积是，如果R的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，根据可知该晶胞密度表达式为。