Question

2．已知：W、Y、Z、T、M为前四周期元素，且原子半径依次增大．请填空：
（1）W、Z是形成化合物种类最多的两种元素，写出Z原子的核外电子排布图；
（2）化合物YW₃极易溶于水的原因H₂O与NH₃形成氢键；YW₃的分子构型为三角锥形．YW₃属于极性（填“极性”或“非极性”）分子，其中Y的化合价为-3．
（3）元素T的原子中电子共占据了7个轨道，则T在元素周期表第三周期IIIA族．T的化合物TY熔融时不导电，常用作砂轮及耐高温材料，由此推知，它属于b（填编号字母）；
a．离子晶体             b．原子晶体                 c．分子晶体         d．无法判断
（4）M³⁺的3d轨道为半充满，则M的原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，M位于周期表的d区（按电子的填入顺序划分），M的晶体中的粒子采用的是体心立方堆积，则该种堆积方式的配位数为8，若其晶胞的边长为acm，M的摩尔质量为Mr g/mol，阿伏加德罗常数的值为N_A，则其密度为$\frac{2M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 W、Y、Z、T、M为前四周期元素，且原子半径依次增大，W、Z是形成化合物种类最多的两种元素，为C、H元素，W原子半径小于Z，则W是H、Z是C元素；
化合物YW₃极易溶于水，该物质为氨气，则Y为N元素；
元素T的原子中电子共占据了7个轨道，为Al元素；
M³⁺的3d轨道为半充满，则M原子核外电子数=2+8+8+5+3=26，为Fe元素；
（1）Z为C元素，其原子核外有6个电子，根据构造原理书写C原子核外电子排布图；
（2）含有氢键的物质极易溶于水；氨气分子中N原子价层电子对个数是4且含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断氨气分子空间构型，正负电荷中心不重合的分子为极性分子；
（3）主族元素原子核外电子层数与其周期数相同，最外层电子数与其族序数相同；分子晶体熔沸点较高、硬度较大，熔融状态下不导电；
（4）Fe原子核外电子数是26，根据构造原理书写Fe原子核外电子排布式；Fe元素位于d区，M的晶体中的粒子采用的是体心立方堆积，即该晶胞中体心上含有1个原子、每个顶点上含有一个原子；该晶胞中Fe原子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{V}$．

解答 解：W、Y、Z、T、M为前四周期元素，且原子半径依次增大，W、Z是形成化合物种类最多的两种元素，为C、H元素，W原子半径小于Z，则W是H、Z是C元素；
化合物YW₃极易溶于水，该物质为氨气，则Y为N元素；
元素T的原子中电子共占据了7个轨道，为Al元素；
M³⁺的3d轨道为半充满，则M原子核外电子数=2+8+8+5+3=26，为Fe元素；
（1）Z为C元素，其原子核外有6个电子，根据构造原理书写C原子核外电子排布图为，故答案为：；
（2）H₂O与 NH₃形成氢键导致氨气易溶于水；氨气分子中N原子价层电子对个数是4且含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断氨气分子空间构型为三角锥形，正负电荷中心不重合的分子为极性分子，氨气分子结构不对称，正负电荷中心不重合，为极性分子，氨气中H元素为+1价，则N元素为-3价，
故答案为：H₂O与 NH₃形成氢键；三角锥形；极性；-3；
（3）主族元素原子核外电子层数与其周期数相同，最外层电子数与其族序数相同，Al原子核外有3个电子层、最外层电子数是3，所以位于第三周期第IIIA族；分子晶体熔沸点较高、硬度较大，熔融状态下不导电，AlN熔沸点较高、硬度较大，为原子晶体，
故答案为：第三；IIIA；b；
（4）Fe原子核外电子数是26，根据构造原理书写Fe原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；Fe元素位于d区，M的晶体中的粒子采用的是体心立方堆积，即该晶胞中体心上含有1个原子、每个顶点上含有一个原子，所以Fe原子配位数是8；该晶胞中Fe原子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{{a}^{3}}$=$\frac{2M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；d；8；$\frac{2M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、微粒空间构型判断、原子核外电子排布、氢键等知识点，侧重考查学生空间想象、计算及综合知识运用能力，熟练掌握体心立方、面心立方中原子在晶胞中的位置，题目难度中等．