Question

14．原子序数依次递增的U、V、W、X、Y是周期表中前30号元素．已知U的最外层电子数是其内层电子数的2倍；U与W形成的常见化合物之一是主要的温室气体；X与U同主族，其单质在同周期元素所形成的单质中熔点最高；Y原子M能层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个．请回答下列问题：
（1）V在周期表中的位置是第二周期第ⅤA族，该主族元素的气态氢化物中，沸点最低的是PH₃（填化学式）．
（2）根据等电子原理分析，VW₂⁺中V原子的轨道杂化类型是sp．
（3）五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的化合物在常温下是晶体，其晶体类型是原子晶体．
（4）+1价气态基态阳离子再失去一个电子形成+2价气态基态阳离子所需要的能量称为第二电离能I₂，依次还有I₃、I₄、I₅…，推测X元素的电离能突增应出现在第五电离能．
（5）U的一种相对分子质量为28的氢化物，其分子中σ键与π键的个数之比为5：1．
（6）Y的基态原子有3种形状不同的原子轨道；Y²⁺的价电子排布式为3d⁹；如图丙（填“甲”“乙”或“丙”）表示的是Y晶体中微粒的堆积方式．

Answer 1

分析 原子序数依次递增的U、V、W、X、Y是周期表中前30号元素．已知U的最外层电子数是其内层电子数的2倍，U原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则U为碳元素；U与W形成的常见化合物之一是主要的温室气体，则W为O元素；结合原子序数可知V为N元素；X与U同主族，其单质在同周期元素所形成的单质中熔点最高，则X为Si；Y原子M能层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个，其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Y为Cu，据此进行解答．

解答 解：原子序数依次递增的U、V、W、X、Y是周期表中前30号元素．已知U的最外层电子数是其内层电子数的2倍，U原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则U为碳元素；U与W形成的常见化合物之一是主要的温室气体，则W为O元素；结合原子序数可知V为N元素；X与U同主族，其单质在同周期元素所形成的单质中熔点最高，则X为Si；Y原子M能层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个，其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Y为Cu，
（1）V为N元素，在周期表中的位置是：第二周期第ⅤA族，该主族元素的气态氢化物中，沸点最低的是PH₃，
故答案为：第二周期第ⅤA族；PH₃；
（2）VW₂⁺为NO₂⁺，NO₂⁺与CO₂为等电子体，根据等电子原理可知，N原子与C原子的杂化发生相同，CO₂分子为直线型结构，C原子采取sp杂化，故NO₂⁺中N原子为sp杂化，
故答案为：sp；
（3）五种元素中，电负性最大为O，最小的非金属元素为Si，二者形成的化合物为SiO₂，其晶体是原子晶体，
故答案为：原子晶体；
（4）Si元素原子1s²2s²2p⁶3s²3p²，第三能层4个电子能量相差不是很大，与第二能层的电子能量相差较大，故其电离能突增应出现在第五电离能，
故答案为：五；
（5）C元素的一种相对分子质量为28的氢化物为C₂H₄，结构简式为CH₂=CH₂，含有4个C-H间、1个C=C双键，单键为σ键，双键含有1个σ键与1个π键，故其分子中σ键与π键的个数之比为 5：1，
故答案为：5：1； 
（6）Cu的基态原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，有3种形状不同的原子轨道；Cu²⁺的价电子排布式为3d⁹；Cu晶体属于面心立方最密堆积，为ABC排列方式，故图丙符合，
故答案为：3；3d⁹；丙．

点评 本题考查物质结构与性质的综合应用，题目难度中等，涉及核外电子排布、等电子体、电离能、化学键、晶胞结构等知识，（5）（6）中晶胞问题为易错点，要熟记中学常见的晶胞结构，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．