Question

2．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子的未成对电子数在同周期元素中最多，W形成的单质是空气的主要成分之一，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态．请回答下列问题：
（1）Q⁺核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）化合物YX₄中Y的杂化方式为sp³，ZW₃^-离子的立体构型是平面三角形．
（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是SiO₂（填化学式），原因是SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体．
（4）Q元素可形成一种化合物[Q（NH₃）₄]SO₄，该物质中含化学键有配位键，极性共价键，离子键．
（5）Y有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞的Y原子数为8，Y原子的配位数为4，若晶胞的边长为a pm，晶体的密度为ρg/cm³，则阿伏加德罗常数的数值为$\frac{{96×{{10}^{30}}}}{{{a^3}•ρ}}$（用含a和ρ的代数式表示）

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns²np³，原子序数小于Si，故Z为N元素；W形成的单质是空气的主要成分之一，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Q为Cu元素，以此解答该题．

解答 解：X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns²np³，原子序数小于Si，故Z为N元素；W形成的单质是空气的主要成分之一，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Q为Cu元素，
（1）Cu⁺核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）化合物CH₄中C形成4个δ键，杂化方式为sp³，NO₃^-离子中N原子孤电子对数为$\frac{5+1-3×2}{2}$=0、价层电子对数为3，故其立体构型是平面三角形，
故答案为：sp³；平面三角形；
（3）Y、R的最高价氧化物分别为二氧化碳、二氧化硅，SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体，故沸点较高的是 SiO₂，
故答案为：SiO₂； SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体；
（4）Cu元素可形成一种化合物[Cu（NH₃）₄]SO₄，为离子化合物，含有配位键、离子键和极性共价键，故答案为：配位键，极性共价键，离子键；
（5）碳有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞的Y原子数为：4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8；
每个Y与周围的4个Y原子相邻，故Y原子的配位数为4；
若晶胞的边长为a pm，则晶胞体积为（a×10^-10）³cm³，晶体的密度为ρ g/cm³，则晶胞质量为（a×10^-10）³cm³×ρ g/cm³=ρa³×10^-30ρ g，则8×$\frac{12}{{N}_{A}}$g=ρa³×10^-30ρ g，故N_A=$\frac{{96×{{10}^{30}}}}{{{a^3}•ρ}}$，
故答案为：8；4；$\frac{{96×{{10}^{30}}}}{{{a^3}•ρ}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，为高考常见题型，侧重于学生的分析、计算能力的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道、分子构型、晶体类型与性质、配合物、晶胞结构与计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．