Question

【題目】[化學——選修3：物質結構與性質] X、Y、Z、M、W、R是元素周期表中1～36號元素，且原子序數依次增大，X、Y、Z是位于同一周期的相鄰元素，Y元素基態原子的2p軌道處于半充滿狀態；M為元素周期表1～36號元素中電負性最小的元素，W元素基態原子的價電子構型為3d74s2；R位于周期表第11列。回答下列問題(若需表示具體元素必須用相應的元素符號)：

（1）X、Y、Z三種元素的第一電離能由大到小的順序是_____________(用元素符號表示)，Y的最簡單氣態氫化物在水中的溶解度遠大于X的最簡單氣態氫化物，主要原因是____________。

（2）R元素基態原子的電子排布式為_______。Z、M形成化合物M2Z2的電子式為_________。

（3）X、Z、W三種元素可以形成橘紅色易升華的固體配合物W2(XZ)8，該配合物中提供空軌道的是_________，提供孤對電子的是__________________(填化學式)。

（4）已知某化合物部分結構如圖(a)所示，該化合物由X、Y兩元素組成，硬度超過金剛石。該化合物的化學式為_____，其晶體類型為______，晶體中X、Y兩種元素原子的雜化方式均為___________。

（5）在圖(b)中標出R晶體中R原子的位置，該晶體中R原子直徑為a pm，R的相對原子質量為M，阿伏加德羅常數為NA，該晶胞密度表達式為___________g·cm-3(用a，M，NA表示)。

Answer 1

【答案】（1）N＞O＞C；NH3與H2O兩者均為極性分子，分子間存在氫鍵；

（2）1s22s22p63s23p63d104s1；

（3）Co；CO （4）C3N4；原子晶體；sp3 （5）；

【解析】

試題分析：X、Y、Z、M、W、R是元素周期表中1～36號元素，且原子序數依次增大，X、Y、Z是位于同一周期的相鄰元素，Y元素基態原子的2p軌道處于半充滿狀態，因此Y是N，則X是C，Z是O；M為元素周期表1～36號元素中電負性最小的元素，這說明M是金屬性最強的K；W元素基態原子的價電子構型為3d74s2，所以原子序數是27，則W是Co；R位于周期表第11列，因此R是Cu。

（1）非金屬性越強，第一電離能越大，氮元素的2p軌道處于半充滿狀態，穩定性強，則X、Y、Z三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C；由于NH3與H2O兩者均為極性分子，分子間存在氫鍵，所以Y的最簡單氣態氫化物在水中的溶解度遠大于X的最簡單氣態氫化物。

（2）銅元素的原子序數是29，則根據核外電子排布規律可知基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1；Z、M形成化合物M2Z2是過氧化鉀，含有離子鍵和非極性鍵的離子化合物，電子式為。

（3）X、Z、W三種元素可以形成橘紅色易升華的固體配合物Co2(CO)8，Co原子存在空軌道，CO存在孤對電子，在該配合物中提供空軌道的是Co，提供孤對電子的是CO。

（4）已知某化合物部分結構如圖(a)所示，該化合物由X、Y兩元素組成，硬度超過金剛石，這說明其晶體類型為原子晶體，C的最高價是＋4價，N的最低價是－3價，則該化合物的化學式為C3N4；根據晶胞可知1個碳原子形成4個單鍵，1個氮原子形成3個單鍵，但氮原子還有1對孤對電子，所以晶體中X、Y兩種元素原子的雜化方式均為sp3。

（5）銅是面心六方最密堆積，則晶胞的結構示意圖為。晶胞銅原子的個數是8×1/8+6×1/2＝4，該晶體中R原子直徑為a pm，則面對角線是2apm，所以晶胞邊長是，體積是，如果R的相對原子質量為M，阿伏加德羅常數為NA，根據可知該晶胞密度表達式為。