Question

已知元素X、Y、Z、W、Q均為短周期元素，原子序數依次增大，X基態原子的核外電子分布在3 個能級，且各能級電子數相等，Z是地殼中含量最多的元素，W是電負性最大的元素，元素Q的核電荷數等于Y、W原子的最外層電子數之和。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個未成對電子，請回答下列問題。

（1）微粒XZ₃^2-的中心原子雜化類型為                 化合物YW₃的空間構型為               。

（2）R基態原子的電子排布式為                 ，元素X、Y、Z的第一電離能由大到小的順序為

                                                                  （用元素符號表示）。

（3）一種新型導體晶體的晶胞如右圖所示，則該晶體的化學式為                 ，其中一個Q原子緊鄰                 個R原子。

（4）R的氫氧化物能溶于含XY-離子的溶液生成一種配離子[R(XY)₄]^2－，該反應的離子方程式是           弱酸HXY分子中存在的σ鍵與鍵的數目之比為                 。

 

Answer 1

【答案】

（16分，每空2分）（1）sp²    三角錐形  （2）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s² 或[Ar]3d⁸4s²    N＞O＞C

（3）MgNi₃C    12    （4）Ni(OH)₂＋4CN^－＝[Ni(CN)₄]^2-＋2OH^－    1:1

【解析】

試題分析：X基態原子的核外電子分布在3 個能級，且各能級電子數相等，這說明X的原子序數是2＋2＋2＝6，因此X是碳元素。Z是地殼中含量最多的元素，則Z是氧元素；Y的原子序數介于X與Z之間，所以Y是氮元素。W是電負性最大的元素，所以W是氟元素。元素Q的核電荷數等于Y、W原子的最外層電子數之和，因此Q的原子序數＝5＋7＝12，則Q是鎂元素。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個未成對電子，所以R是鎳元素。

（1）微粒XZ₃^2-是CO₃^2－，中心原子碳原子含有的孤對電子對數＝（4＋2－3×2）÷2＝0，所以該微粒的空間構型是平面正三角形，則碳原子雜化類型為 sp²雜化；化合物YW₃是NF₃，根據價層電子對互斥理論可知，中心原子N原子含有的孤對電子對數＝（5－3×1）÷2＝1，因此NF₃分子空間構型為三角錐形結構。

（2）根據構造原理可知，鎳元素基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s² 或[Ar]3d⁸4s²；同周期第一電離能自左而右具有增大趨勢，所以第一電離能O＞C。由于氮元素原子2p能級有3個電子，處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能大于相鄰元素，所以元素X、Y、Z的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C。

（3）根據晶胞結構并依據均攤法可知，晶胞Mg原子的個數＝8×＝1個；Ni原子的個數＝6×＝3個；碳原子的個數＝1個，所以其化學式為MgNi₃C。由于頂點被周圍的8個正方體共用，所以根據晶胞結構可判斷一個Mg原子緊鄰（3×8）÷2＝12個Ni原子。

4）R的氫氧化物Ni(OH)₂能溶于含CN^－離子的溶液生成一種配離子[Ni(CN)₄]^2-，其中CN^－是配體，因此反應的離子方程式是Ni(OH)₂＋4CN^－＝[Ni(CN)₄]^2-＋2OH^－。HCN分子中含有1個碳氫單鍵和1個碳氮三鍵，由于單鍵是σ鍵，三鍵是由1個σ鍵與2個鍵構成的，所以化合物HCN分子中存在的σ鍵與鍵的數目之比為2:2＝1:1。

考點：考查核外電子排布、雜化軌道、空間構型、電負性、共價鍵、配位健以及晶體結構與化學式判斷等