Question

3．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(gè)未成對(duì)電子；Z與Y位于同主族；W的+2價(jià)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(gè)空軌道．請(qǐng)回答下列問題：
（1）R原子的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d²4s²．
（2）X、Y原子的第一電離能大小順序?yàn)镹＞O．（用元素符號(hào)表示）
（3）X的常見單質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中σ鍵數(shù)目為1．
（4）Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子空間構(gòu)型為正四面體，中心原子的雜化軌道類型為sp³．
（5）下列分子即不存在s-pσ鍵，也不存在p-pπ鍵的是D．
A．HCl  B．HF  C．SO₂   D．SCl₂
（6）某礦物晶體由Y、W、R三種元素組成，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．則該礦物的化學(xué)式為CaTiO₃，若已知該晶胞的邊長為acm，則該晶胞的密度為$\frac{136}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．（用含a、N_A的代數(shù)式表示）

Answer 1

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，Z與Y位于同主族，Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，則Y為O元素，Z為S元素；W的+2價(jià)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(gè)空軌道，外圍電子排布為3d²4s²，則R為Ti．
（1）根據(jù)原子排布構(gòu)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(jié)構(gòu)，第一電離能大于O原子的；
（3）氮?dú)夥肿又蠳原子之間形成N≡N三鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵；
（4）Z為S元素，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子為SO₄^2-，計(jì)算S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù)，判斷雜化方式和空間構(gòu)型；
（5）HCl、HF分子中存在s-pσ鍵，SO₂中含有雙鍵，存在p-pπ鍵，SCl₂中存在p-pσ鍵；
（6）利用均攤法計(jì)算化學(xué)式，根據(jù)密度公式計(jì)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，Z與Y位于同主族，Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，則Y為O元素，Z為S元素；W的+2價(jià)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(gè)空軌道，外圍電子排布為3d²4s²，則R為Ti．
（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?yàn)镹＞O，故答案為：N＞O；
（3）X為N元素，常見單質(zhì)分子中N原子之間形成N≡N三鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵，故答案為：1；
（4）Z為S元素，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子為SO₄^2-，中心原子S電子對(duì)數(shù)為4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，孤電子對(duì)數(shù)為0，SO₄^2-的空間構(gòu)型為正四面體，S原子雜化數(shù)目為4，其雜化類型為sp³，故答案為：正四面體；sp³；
（5）A． HCl中存在s-pσ鍵，故錯(cuò)誤；
B．HF中存在s-pσ鍵，故錯(cuò)誤；
C．SO₂中含有雙鍵，存在p-pπ鍵，故錯(cuò)誤；
D． SCl₂中S原子與Cl原子中形成單鍵，存在p-pσ鍵，故正確；
故選D；
（6）Y、W、R三種元素分別為O、Ca、Ti，O位于面心，O原子數(shù)目為6×$\frac{1}{2}$=3，Ca位于體心，Ca原子數(shù)目為1，Ti位于頂點(diǎn)，Ti原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，故化學(xué)式為CaTiO₃，晶胞質(zhì)量為$\frac{40+48+16×3}{{N}_{A}}$g，該晶胞的邊長為a cm，則該晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{40+48+16×3}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³=$\frac{136}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，故答案為：CaTiO₃；$\frac{136}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．