Question

前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大，已知：X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)；Y原子的L層有2個未成對電子；Z與Y位于同主族；W的+2價簡單離子核外電子層排布與Ar原子相同；R原子的d軌道上有3個空軌道．請回答下列問題：
（1）R原子的基態(tài)電子排布式為

 

．
（2）X、Y原子的第一電離能大小順序為

 

．（用元素符號表示）
（3）X的常見單質分子結構中σ鍵數(shù)目為

 

．
（4）Z的最高價氧化物對應水化物的酸根離子空間構型為

 

，中心原子的雜化軌道類型為

 

．
（5）某礦物晶體由Y、W、R三種元素組成，其晶胞結構如圖所示．則該礦物的化學式為

 

，若已知該晶胞的邊長為a cm，則該晶胞的密度為

 

g/cm³．（用含a、N_A的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素電離能、電負性的含義及應用,判斷簡單分子或離子的構型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大，X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，則X為N元素，Y原子的L層有2個未成對電子，則Y為O元素，W的+2價簡單離子核外電子層排布與Ar原子相同，則W為Ca元素，R原子的d軌道上有3個空軌道，則R為Ti，Z與Y位于同主族，則Z為S元素，據(jù)此解答．
（1）根據(jù)原子排布構造原理書寫；
（2）同周期元素第一電離能自左向右逐漸增大，但是N原子的2P軌道半充滿，屬于穩(wěn)定結構，第一電離能大于O原子的；
（3）氮氣分子中含有3個共價鍵，一個為σ鍵，2個為π鍵；
（4）根據(jù)中心原子電子對數(shù)計算雜化方式和判斷空間構型；
（5）利用均攤法計算化學式，根據(jù)密度公式計算密度．

解答： 解：前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大，X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，則X為N元素，Y原子的L層有2個未成對電子，則Y為O元素，W的+2價簡單離子核外電子層排布與Ar原子相同，則W為Ca元素，R原子的d軌道上有3個空軌道，則R為Ti，Z與Y位于同主族，則Z為S元素，
（1）R為Ti，原子的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d²4s²，故答案為：[Ar]3d²4s²；
（2）X、Y分別為N和O，由于N原子2P軌道半充滿，第一電離能大于O的，即原子的第一電離能大小順序為N＞O，故答案為：N＞O；      
（3）X為N元素，常見單質分子結構中σ鍵數(shù)目為1，π鍵數(shù)目為2，故答案為：1；    
（4）Z為S元素，最高價氧化物對應水化物的酸根離子為硫酸根離子，中心原子S電子對數(shù)為3+

6+2-2×2

2

=4，雜化類型為sp³，故空間構型為正四面體，故答案為：正四面體；sp³；      
（5）Y、W、R三種元素分別為O、Ca、Ti，O位于面心，數(shù)目為6×

1

2

=3，Ca位于體心，數(shù)目為1，Ti位于頂點，數(shù)目為8×

1

8

=1，故化學式為CaTiO₃，已知該晶胞的邊長為a cm，則該晶胞的密度ρ=

m

V

=

40+48+16×3

a3×NA

=

136

a3NA

，故答案為：CaTiO₃；

136

a3NA

．

點評：本題考查了元素位置結構的關系，正確推斷元素是解本題關鍵，涉及晶胞的計算、雜化方式的判斷、原子核外電子排布式的書寫等知識點，難點的晶胞體積的計算，難度中等．