Question

【題目】第四周期元素Q位于ds區，最外層電子半充滿;短周期元素W、X、Y、Z第一電離能與原子序數的關系如下圖所示，請回答下列問題(用Q、W、X、Y、Z所對應的元素符號作答)：

（1）基態Y原子核外共有___種運動狀態不相同的電子。若用n表示能層，則與Y元素同族的元素的基態原子的價電子排布式為_________________。

（2）X、W組成的一種二元化合物常用作火箭燃料，該化合物中X原子的雜化方式為___________。該化合物常溫下呈液態，其沸點高于Y2沸點的原因為___________。

（3）X2Y曾被用作麻醉劑，根據“等電子體原理”預測X2Y的空間構型為______________。

（4）XW3存在孤電子對，可形成[Q(XW3)4]2+離子，該離子中不存在_____________(填序號)。

A.極性共價鍵 B.非極性共價鍵 C.配位鍵 D.σ鍵 E.π鍵

（5）Q與X形成的一種二元化合物的立方晶胞結構如圖所示：

①Q原子周圍距其距離最近的Q原子的數目為_______。

②該二元化合物的化學式為___________________。

（6）已知單質Q晶體的堆積方式為面心立方最密堆積，則單質Q晶體的晶胞中原子的空間利用率為_________________(用含π的式子表示)。

Answer 1

【答案】8 ns2np4 sp3 N2H4與O2均為分子晶體且相對分子質量相同，但N2H4分子之間存在氫鍵，故其沸點較高 直線 BE 8 Cu3N

【解析】

同周期元素第一電離能從左到右有增大的趨勢。由于 N 原子為 1s22s22p3達到半滿結構，相對較穩定，所以第一電離能會有所增大，根據W、X、Y、Z第一電離能變化規律可知，W為H元素、X為N元素、Y為O元素、Z為S元素，第四周期元素Q位于ds區，最外層電子半充滿，價電子排布式為3d104s1，則Q為Cu，據此分析。

（1）Y為O元素，基態O原子有8個電子，所以有8種運動狀態不相同的電子；O元素的基態原子的價電子排布式為2s22p4，若用n表示能層，則與Y元素同族的元素的基態原子的價電子排布式為ns2np4；

（2）X、W組成的一種二元化合物N2H4常用作火箭燃料，N2H4分子中氮原子的價層電子對=3+1=4，含有一個孤電子對，N原子軌道的雜化類型是sp3；

N2H4與O2均為分子晶體且相對分子質量相同，但N2H4分子之間存在氫鍵，故其沸點較高；

（3）X2Y為N2O，曾被用作麻醉劑，已知N2O與CO2互為等電子體，等電子體的結構相似，已知CO2為直線形的分子，所以N2O的空間構型為直線形；

（4）[Cu(NH3)4]2+中Cu2+與NH3之間的化學鍵為配位鍵，N-H為極性共價鍵，不存在非極性共價鍵和π鍵；

答案選BE；

（5）①由晶胞結構可知，Cu在晶胞的棱上，Cu原子周圍距其距離最近的Cu原子在晶胞同面的棱上，數目為8；

②根據晶胞結構可知，Cu在晶胞的棱上，該晶胞中Cu的個數為12=3，N在晶胞的頂點上，該晶胞中N的個數為8=1，該二元化合物的化學式為Cu3N；

（6）Cu晶體的粒子堆積方式為面心立方最密堆積，該晶胞中Cu原子個數=,其晶胞體積V= a3cm3，其密度=g/cm3=g/cm3；

根據晶胞結構可知，4r=a，解得a= 2r，

則晶胞立方體的體積為a3=(2r)3，

晶胞中4個金屬原子的體積為4，

所以此晶胞中原子空間占有率是=。