Question

7．X、Y、Z、M、N、Q、P为元素周期表前四周期的7种元素．其中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量最高的元素，M的内层电子数是最外层电子数的9倍，N的原子序数比M小1，Q在元素周期表的各元素中电负性最大．P元素的第三电子层处于全充满状态，第四电子层只有一个电子．请回答下列问题：
（1）P元素的价电子排布式为3d¹⁰4s¹，P元素属于ds区元素．
（2）XZ₂分子的空间构型是V形，相同条件下XZ₂与YZ₂相比，两者在水中溶解度较大的是SO₂（写分子式），理由是SO₂为极性分子，CO₂为非极性分子，H₂O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO₂的溶解度较大．
（3）含有元素N的盐的焰色反应为紫色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量
（4）元素M与元素Q形成的晶胞结构如图1所示，设其晶胞边长为a pm，用N_A表示阿伏伽德罗常数，试求该晶胞的密度为$\frac{312×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³
（5）三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式如图2所示． 三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是sp²、sp³，1mol三聚氰胺分子中 σ键的数目为15N_A．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M、N、Q、P为元素周期表前四周期的7种元素，X原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X为S元素；Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Y有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为C元素；Z是地壳内含量最高的元素，为O元素；M的内层电子数是最外层电子数的9倍，M只能处于第四周期，最外层电子数只能为2，内层电子总数为18，核外电子总数为20，故M为Ca元素；N的原子序数比M小1，则N为K元素；Q在元素周期表的各元素中电负性最大，Q为F元素；P元素的第三电子层处于全充满状态，第四电子层只有一个电子，原子核外电子数=2+8+18+1=29，则P为Cu元素，据此解答．

解答 解：X、Y、Z、M、N、Q、P为元素周期表前四周期的7种元素，X原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X为S元素；Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Y有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为C元素；Z是地壳内含量最高的元素，为O元素；M的内层电子数是最外层电子数的9倍，M只能处于第四周期，最外层电子数只能为2，内层电子总数为18，核外电子总数为20，故M为Ca元素；N的原子序数比M小1，则N为K元素；Q在元素周期表的各元素中电负性最大，Q为F元素；P元素的第三电子层处于全充满状态，第四电子层只有一个电子，原子核外电子数=2+8+18+1=29，则P为Cu元素．
（1）P为Cu元素，价电子排布为3d¹⁰4s¹，属于ds区元素，
故答案为：3d¹⁰4s¹；ds；
（2）SO₂分子中S原子价层电子对数=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，S原子含有1对孤电子对，故其立体结构是V形，SO₂为极性分子，CO₂为非极性分子，H₂O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO₂的溶解度较大，
故答案为：V形；SO₂；SO₂为极性分子，CO₂为非极性分子，H₂O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO₂的溶解度较大；
（3）含有K元素的盐的焰色反应为紫色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量，
故答案为：紫；电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量；
（4）元素Ca与元素F形成晶体，晶胞中Ca原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、F原子为8个，晶胞质量=4×$\frac{40+38}{{N}_{A}}$g，晶胞边长为a pm，则晶胞体积=（a×10^-10 cm）³=a³×10^-30 cm³，则晶胞密度=4×$\frac{40+38}{{N}_{A}}$g÷（a³×10^-30 cm³）=$\frac{312×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{312×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$；
（5）三聚氰胺分子中处于环上的N原子成2个σ键，有1对孤电子对，采取sp²杂化，氨基中N原子成3个σ键，含有1对孤电子对，N原子采取sp³杂化，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，故1个三聚氰胺分子含有15个σ键，则1mol三聚氰胺分子中σ键的数目为15N_A，
故答案为：sp²、sp³；15N_A．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子的排布、分子结构与性质、杂化方式、化学键、晶胞计算等，（4）中注意利用均摊法计算晶胞的质量，难度中等．