Question

X、Y、Z、W為前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大．Y元素最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍．X與Y形成的常見(jiàn)化合物多于兩種．Z與Y、W分處不同周期，且Z的離子是構(gòu)成葉綠素中重要大環(huán)有機(jī)物的中心離子．W被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬．請(qǐng)根據(jù)上述信息回答下列問(wèn)題：
（1）請(qǐng)畫(huà)出X基態(tài)原子價(jià)電子的電子排布圖：

 

．
（2）X、Y、Z三種元素第一電離能由大到小順序是：

 

（寫(xiě)元素符號(hào)）．
（3）X最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物中X的雜化方式是：

 

．
（4）X氣態(tài)氫化物分子的空間構(gòu)型為：

 

，X的氣態(tài)氫化物與Y的氣態(tài)氫化物比較沸點(diǎn)高的是

 

（寫(xiě)分子式），鍵角較大的是

 

（寫(xiě)分子式）．
（5）W晶體的晶胞如圖所示，其配位數(shù)為：

 

．假設(shè)該晶胞中的鈦原子的直徑為a pm，N_A為阿伏伽德羅常數(shù)，請(qǐng)列式表示該晶體的密度為

 

g/cm³．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：X、Y、Z、W為前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大．Y元素最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，則Y為O元素．X與Y形成的常見(jiàn)化合物多于兩種，則X為N元素；W被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，W為T(mén)i，Z與Y、W分處不同周期，且Z的離子是構(gòu)成葉綠素中重要大環(huán)有機(jī)物的中心離子，則Z為Mg，據(jù)此解答．

解答： 解：X、Y、Z、W為前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大．Y元素最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，則Y為O元素．X與Y形成的常見(jiàn)化合物多于兩種，則X為N元素；W被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，W為T(mén)i，Z與Y、W分處不同周期，且Z的離子是構(gòu)成葉綠素中重要大環(huán)有機(jī)物的中心離子，則Z為Mg，
（1）X為N元素，基態(tài)原子價(jià)電子排布式為2s²2p³，價(jià)電子電子排布圖：，
故答案為：；
（2）N元素2p軌道容納3個(gè)電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于O元素，Mg為金屬元素，第一電離能最小，故三種元素第一電離能由大到小順序是：N＞O＞Mg，
故答案為：N＞O＞Mg；
（3）N最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物為HNO₃，分子中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+

5-1-2×2

2

=3，N原子采取sp²雜化方式，
故答案為：sp²；
（4）N氣態(tài)氫化物為NH₃，分子的空間構(gòu)型為：三角錐形，常溫下水為液態(tài)，而氨氣為氣態(tài)，故H₂O的沸點(diǎn)較高，水分子中孤電子對(duì)之間的排斥大于氨氣分子中孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥，故NH₃分子中鍵角較大，
故答案為：三角錐形；H₂O；NH₃；
（5）由Ti晶體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，為六方最密堆積，Ti原子配位數(shù)為12，晶胞體內(nèi)Ti原子與如圖虛線連接的Ti原子形成正四面體結(jié)構(gòu)：，假設(shè)該晶胞中的鈦原子的直徑為a pm，則正四面體的棱長(zhǎng)為a pm，正四面體如圖，即AB長(zhǎng)=a pm，BO長(zhǎng)=a pm×

3

2

×

2

3

=

3

3

a pm，故AO長(zhǎng)=

a2-( 3 3 a)2

pm=

6

3

a pm，故晶胞的高=2×=

6

3

a pm=

2 6

3

a pm=

2 6

3

a×10^-10 cm，晶胞底面面積=a×10^-10 cm×（a×10^-10 cm×

3

2

）=

3

2

a²×10^-20 cm²，故晶胞體積=

3

2

a²×10^-20 cm²×

2 6

3

a×10^-10 cm=

2

a³×10^-30 cm³，
晶胞中Ti原子數(shù)目=1+8×

1

8

=2，晶胞質(zhì)量=2×

48

NA

g，故晶胞密度=（2×

48

NA

g）÷（

2

a³×10^-30 cm³）=

48 2 ×1030

a3×NA

g/cm³，
故答案為：

48 2 ×1030

a3×NA

．

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、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算，難度中等，（5）中密度計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，關(guān)鍵是計(jì)算晶胞的高，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力．