Question

有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E＜Q＜T＜X＜Z．E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT₂+与ET₂互为等电子体．X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为29．请回答下列问题：
（1）写出QT₂+的电子式

 

，E、Q、T三种元素的第一电离能由大到小顺序为：

 

（请用相应的元素符号表示）基态Z原子的核外电子排布式为

 

．
（2）化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，晶体中与每个X离子距离最近的X离子有

 

个，晶体中每个X离子周围有

 

个T离子，甲的化学式为

 

．

（3）Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有

 

等两种．
（4）化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石．
①乙的晶体类型为

 

．
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为

 

．
（5）Z与氯元素的某种化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是

 

，若Z与氯原子的最近的距离为a cm，则该晶体的密度为

 

g/cm³（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数的数值为N_A）

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,原子核外电子排布,晶胞的计算

专题：

分析：E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，应位于周期表同一周期，基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，则原子核外电子排布式为1s²2s²2p³，应为N元素，I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），且原子序数E＜Q＜T，则T应为O元素，QT₂⁺与ET₂互为等电子体，则E应为C元素，NO₂⁺与CO₂的电子数都为22，X为周期表前四周期中电负性最小的元素，应为K元素，Z的原子序数为29，为Cu元素，结合元素对应的单质、化合物的性质以及元素周期律解答该题．

解答： 解：依据分析可知：E为碳、Q为氮、T为氧、X为钾、Z为铜，
（1）QT₂⁺为NO₂⁺，电子式为，元素的非金属性越强，其第一电离能越大，非金属性O＞N＞C，但是由于N元素的p轨道处于半充满状态，相对稳定，故第一电离能大于O，故C、N、O的第一电离能大小顺序为：N＞O＞C，Z为Cu元素，原子序数为29，位于周期表第四周期第ⅠB族，电子排布式为 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案为：； N＞O＞C；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）依据晶胞结构可知：晶体中与每个K离子距离最近的K离子有12个，晶体中每个K离子周围有 6个O离子，晶胞中K离子位于晶胞的顶点和体心位置，平均1个晶胞含有K离子的个数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞中，由O元素构成的离子个数为：2×（12×

1

4

+1）=8，则甲的化学式为KO₂，故答案为：12；6；KO₂；
（3）Q的简单氢化物和T的简单氢化物分别为NH₃、H₂O，两种分子立体构型相似，都为极性分子，并且N、O元素的电负性较大，氢化物中存在氢键，两种原因导致氨气极易溶于水，故答案为：这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键；
（4））①乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石，则乙为原子晶体，故答案为：原子晶体；
②晶体中C原子与4个N原子成键，N原子与3个C原子成键，并用1个孤电子对，都为sp³杂化，故答案为：sp³；
（5）由晶胞结构可知，晶胞中黑色球数目=4、白色球数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，故该化合物的化学式是CuCl，晶胞的质量=4×

99.5

NA

g，晶胞中黑色球与周围的4个白色球形成正四面体结构，若Cu与Cl原子最近的距离为a cm，如图正四面体：，连接F与A、B、C、D，则三棱锥A-BCD均分为等4个等体积的三棱椎，则V_{三棱锥A-BCD}=4V_{三棱锥F-BCD}=，故

1

3

S_△BCD?（a+h）=4×

1

3

S_△BCD?h，故h=

1

3

a，令正四面体的棱长为x cm，连接AF并延长交三角形BCD与O，O为正三角形BCD的中心，BO垂直平分CD，则BO的长度=x cm×

3

2

×

2

3

×=

3

3

xcm，同理计算：在直角三角形BOF中，（

3

3

x）²+（

1

3

a）²=a²，解得x=

2 6

3

a，故晶胞的棱长=

4 3 a

3

cm，故晶胞的体积=

64

3 3

a³ cm³，则晶胞密度=

4×99.5

NA?( 4 3 a 3 )3

，故答案为：CuCl；³

4×99.5

NA?( 4 3 a 3 )3

．

点评：本题考查较为综合，涉及电子式、电子排布式的书写、氢键、晶胞的计算及晶体的性质，题目难度中等，本题易错点为（4），注意杂化类型的判断．