Question

（1）有四种短周期元素的部分性质如下（气体密度已换算为标准状况）：

元素	W	X	Y	Z
原子半径	186pm	75pm	66pm	77pm
核外电子	有4种能级不同的电子	最外层有5种运动状态不同的电子	核外电子占有5个轨道	有2个未成对电子
单质部分性质	密度：0.97g?cm-3 熔点：97.8℃ 能导电	沸点：-196.0℃不能导电	密度：1.43g?L-1 沸点：-183.0℃ 不能导电	熔点：3550℃ 能导电

则W、X、Y、Z四种元素的第一电离能由大到小的顺序是：

 

（用元素符号表示）．
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途．富勒烯（C₆₀）的结构如图2，1mol C₆₀分子中σ键的数目为

 

．
（3）根据等电子体原理，写出一种与SO₃互为等电子体的分子的分子式

 

．
（4）某配合物的分子结构如图2所示，则C原子的杂化方式为

 

；基态Ni原子的电子排布式

 

．
（5）乙酸熔沸点较高，是由于存在以分子间氢键缔合的二聚体（含一个环状结构），请画出这二聚体的结构：

 

．

Answer 1

考点：原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,“等电子原理”的应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）W、X、Y、Z为短周期元素，W原子有4种能级不同的电子，应为1s²2s²2p⁶3s¹或1s²2s²2p⁶3s²，能导电，密度小于水，沸点较低，W应为钠元素；
Y原子核外电子占有5个轨道，应为1s²2s²2pⁿ，3≤n≤6，单质沸点：-183.0℃，为气体，密度为1.43g?L^-1，单质摩尔质量为1.43g?L^-1×22.4L/mol=32，故Y为氧元素；
X最外层有5种运动状态不同的电子，处于ⅤA族，原子半径大于氧元素，故X为氮元素；
Z原子有2个未成对电子，原子半径小于氯元素，Z应处于第二周期，外围电子排布为2s²2p²或2s²2p⁴，单质熔点：3550℃，能导电，则Z为碳元素；
同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，金属性越强第一电离能越小；
（2）利用均摊法计算每个碳原子含有几个σ键，从而计算1mol C₆₀分子中σ键的数目；
（3）具有相同原子数和价电子数的微粒互称为等电子体；
（4）由图2可知，结构中含有两种C原子，位于甲基上、C=N中C原子，根据结构确定σ键，进而确定杂化轨道数目，确定杂化方式；根据能量最低原理书写电子排布式；
（5）在二个乙酸分子间中，羧基上的氢原子与另一个乙酸分子中碳氧双键上氧原子形成氢键．

解答： 解：（1）W应为钠元素；Y为氧元素；X为氮元素；Z为碳元素；同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，金属性越强第一电离能越小，故第一电离能：N＞O＞C＞Na；
故答案为：N＞O＞C＞Na；
（2）每个碳原子含有的σ键个数为3×

1

2

，所以1mol C₆₀分子中σ键的数目=

3

2

N_A=90N_A；
故答案为：90N_A；
（3）与SO₃的原子数为4，价电子数为24，与与SO₃互为等电子体的分子的分子式BF₃；
故答案为：BF₃；
（4）由图2可知，结构中含有两种C原子，位于甲基上、C=N中C原子，甲基中C原子成3个C-H、1个C-C，故杂化轨道数目为4，采取sp³杂化，C=N中C原子成2个C-C、1个C=N，杂化轨道数目为3，采取sp²杂化；Ni的原子序数为28，电子排布式为[Ar]3d⁸4s²，
故答案为：sp²、sp³；[Ar]3d⁸4s²．
（5）二个乙酸分子间中，羧基上的氢原子与另一个乙酸分子中碳氧双键上氧原子形成氢键，所以其氢键表示为，
故答案为：．

点评：本题考查较综合，涉及氢键、第一电离能、化学键、原子杂化、电子排布式的书写等知识点，难点是氢键的书写，明确哪些元素的原子能形成氢键，难度中等．