Question

现有X、Y、Z、W原子序数依次增大的四种元素，常温下X元素单质的密度在自然界中最小，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等，且Y与Z可形成多种气态化合物，W是常见的有色可变价金属单质，常温下可溶于Y的最高价氧化物水化物中，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1．
（1）Y与W所形成化合物晶体的晶胞如图所示．在1个晶胞中，W离子的数目为

 

．
（2）在Y与X形成的分子中，Y原子轨道的杂化类型是

 

．
（3）X与Y形成的气态物质在X与Z形成的气态物质中有很大的溶解度，其原因是存在氢键，若在两种氢化物的混合溶液中，再滴加少量的乙醇，则分子间存在

 

种不同类型的氢键．
（4）Y与Z可形成化合物Y₂Z．
①请写出一种与Y₂Z互为等电子体的分子的化学式

 

．
②请预测Y₂Z分子的空间构型为

 

．
（5）Y与Z元素相比，基态原子的第一电离能谁大？

 

（用元素名称回答）．
（6）X的氯化物与Y元素的气态氢化物的水溶液反应可形成配合物[W（YX₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有σ键的数目为

 

个．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：常温下X元素单质的密度在自然界中最小，是H，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，是N，Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等是1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，但Y与Z可形成多种气态化合物，因此是O，W的基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1，是Cu，据此答题．

解答： 解：常温下X元素单质的密度在自然界中最小，是H，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，是N，Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等是1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，但Y与Z可形成多种气态化合物，因此是O，W的基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1，是Cu，
（1）根据晶胞结构，利用均摊法可知N：8×

1

8

=1，Cu：12×

1

4

=3，故答案为：3；
（2）在NH₃中N原子成3个σ键，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp³型杂化，故答案为：sp³；
（3）水、氨气、乙醇形成的氢键可表示如下：，所以共有9种不同类型的氢键，故答案为：9；
（4）①与N₂O互为等电子体的分子的化学式是CO₂，互为等电子体的物质的结构相似，因此②N₂O的空间构型为直线形，故答案为：①CO₂；②直线形；
（5）N原子的2p能级处于半充满状态，而原子处于半充满、全充满、全空是稳定结构，因此第一电离能N＞O，故答案为：N；
（6）Cu（NH₃）₄Cl₂分子中的1个NH₃含4个σ键，4个NH₃含12个σ键，4个NH₃与Cu²⁺形成4个配位键，因此共含16个σ键，所以1mol该配合物中含有σ键的数目为16N_A或16×6.02×10²³个，
故答案为：16N_A或16×6.02×10²³．

点评：本题考查结构性质位置关系应用，涉及晶胞结构、氢键、分子结构与性质、杂化轨道、等电子体、化学键等，题目难度中等．