Question

（2012?石家庄一模）【化学一选修3：物质结构与性质】
X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大．其相关信息如下表所示：

X的基态原子中电子分布在三个不同的能级中，且每个能级的电子总数相同

Y元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化学反应

Z元素的族序数是周期数的三倍

W原子的第一至第六电离能分别为：I1=578kJ?mol-1，I2=1817kJ?mol-1， I3=2745kJ?mol-1，I4=11575kJ?mol-1，I5=14830kJ?mol-1，I6=18376kJ?mol-1

Q为前四周期中电负性最小的元素

R位于周期表的第11列

请回答：
（1 ）R基态原子的价电子排布图为

或

，R在周期表中位于

ds

区．
（2 ）X、Y、Z的第一电离能由大到小的顺序为

N＞O＞C

 （用元素符号表示）
（3）含有元素Q的盐的焰色反应为

紫

色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是

电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，以光的形式释放能量

（4）X的氯化物的熔点比Q的氯化物的熔点

低

 （“高”或“低”），理由是

固态CCl₄属于分子晶体，而KCl属于离子晶体

（5）光谱证实单质W与强碱性溶液反应有[W（OH）₄]^-生成，则[W（OH）₄]^-中存在

acd

（填选项字母）_：
a．极性共价键   b．非极性共价键   c配位键   d．σ键    e．π键
（6）金刚砂（SiC）的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，则金刚砂的晶胞中含有

4

个硅原子，

4

个碳原子，其中硅原子的杂化方式为

sp³

．

Answer 1

分析：X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大：
X元素的基态原子中电子分布在三个不同的能级中，且每个能级中的电子总数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，则X为C元素；
Y元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应，则Y为N元素；
Z元素的族序数是其周期数的三倍，则Z为O元素；
W原子的第四电离能剧增，表现+3价，且Z的原子序数小于W，则W为Al元素；
Q为前四周期中电负性最小的元素，则Q为钾元素；
元素R位于周期表的第11列，原子序数大于K元素，处于第四周期，为Cu元素，
然后利用原子结构及分子的空间构型来解答．

解答：解：X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大：
X元素的基态原子中电子分布在三个不同的能级中，且每个能级中的电子总数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，则X为C元素；
Y元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应，则Y为N元素；
Z元素的族序数是其周期数的三倍，则Z为O元素；
W原子的第四电离能剧增，表现+3价，且Z的原子序数小于W，则W为Al元素；
Q为前四周期中电负性最小的元素，则Q为钾元素；
元素R位于周期表的第11列，原子序数大于K元素，处于第四周期，为Cu元素，
（1）Cu原子核外有29个电子，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，其价电子为3d和4s电子，所以铜基态原子的价电子排布图为  或 ，该元素位于ds区，
故答案为：  或 ；ds；
（2）同一周期中，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，所以这三种元素的第一电离能大小顺序是：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）Q为K元素，其焰色反应是紫色，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态及基态时，以光的形式释放能量，所以许多金属盐都可以发生焰色反应，
故答案为：紫；电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，以光的形式释放能量；
（4）离子晶体的熔点比分子晶体高，固体四氯化碳属于分子晶体，氯化钾属于离子晶体，所以固态四氯化碳的熔点低于氯化钾，
故答案为：低；固态CCl₄属于分子晶体，而KCl属于离子晶体；
（5）[Al（OH）₄]^-中氢原子和氧原子之间存在极性共价键，为σ键，铝原子含有空轨道，氧原子含有孤电子对，所以该离子中含有配位键，
故选：a c d；
（6）金刚砂（SiC）的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，则金刚砂的晶胞中含有硅原子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，金刚砂中碳原子和硅原子个数之比为1：1，所以该晶胞中碳原子个数是4，
每个硅原子连接4个C-Si键，所以硅原子的杂化方式为sp³，
故答案为：4；4；sp³．

点评：本题考查结构性质位置关系、核外电子排布规律、电离能、化学键、晶胞结构及计算等，难度中等，推断元素是解题关键，注意利用均摊法进行晶胞的有关计算．