Question

3．短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，元素Z的價電子數(shù)等于能層數(shù)．元素W位于第四周期，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)在該周期中最多．
（1）元素X、Y、Z的第一電離能由大到小的順序為O＞Mg＞Al．（用元素符號表示）
（2）T、X分別與氫組成的T₂H₂與H₂X₂分子中，T、X原子軌道的雜化類型分別是sp、sp³．
（3）T與X可形成TX₃^2-離子和TX₂分子．
①TX₃^2-的空間構(gòu)型為平面三角形（用文字描述）．
②N₃^-離子與TX₂分子互為等電子體，則N₃^-的電子式為．
（4）有同學推測，Z₂X₃的熔點比YX高，其原因是Al₂O₃、MgO均屬于離子晶體，由于Al³⁺帶的電荷高于Mg²⁺，且半徑小于Mg²⁺，所以Al₂O₃的晶格能大．
（5）如圖是由元素W、Z兩種元素所形成的某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖．
①元素W基態(tài)原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
②該合金中W與Z的原子個數(shù)比為2：1．

Answer 1

分析 短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，外圍電子排布式為ns²np²或ns²np⁴，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，結(jié)合原子序數(shù)可知T、X只能處于第二周期，Y處于第三周期，故T為C元素、X為O元素，Y為Mg，元素Z的價電子數(shù)等于能層數(shù)，則Z為Al．元素W位于第四周期，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)在該周期中最多，外圍電子排布式為3d⁵4s¹，則W為Cr．

解答 解：短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，外圍電子排布式為ns²np²或ns²np⁴，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，結(jié)合原子序數(shù)可知T、X只能處于第二周期，Y處于第三周期，故T為C元素、X為O元素，Y為Mg，元素Z的價電子數(shù)等于能層數(shù)，則Z為Al．元素W位于第四周期，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)在該周期中最多，外圍電子排布式為3d⁵4s¹，則W為Cr．
（1）O為非金屬，Mg、Al為金屬，則氧元素第一電離能最大，Mg原子3s軌道為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于Al的，故第一電離能O＞Mg＞Al，
故答案為：O＞Mg＞Al；
（2）T、X分別與氫組成的C₂H₂與H₂O₂分子，C₂H₂分子中C原子形成1個C-H鍵、1個碳碳雙鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為2，碳原子采取sp雜化，而H₂O₂分子中原子形成1個O-H鍵、1個C-O鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，氧原子采取sp³雜化，
故答案為：sp、sp³；
（3）①CO₃^2-中碳原子孤電子對數(shù)=$\frac{4+2-2×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)=3+0=3，故其空間構(gòu)型為平面三角形，
故答案為：平面三角形；
②N₃^-離子與CO₂分子互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，則N₃^-的電子式為，
故答案為：；
（4）有同學推測，Al₂O₃、MgO均屬于離子晶體，由于Al³⁺帶的電荷高于Mg²⁺，且半徑小于Mg²⁺，所以Al₂O₃的晶格能大，故Al₂O₃的沸點較高，
故答案為：Al₂O₃、MgO均屬于離子晶體，由于Al³⁺帶的電荷高于Mg²⁺，且半徑小于Mg²⁺，所以Al₂O₃的晶格能大；
（5）①．元素W位于第四周期，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)在該周期中最多，則元素W基態(tài)原子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
②晶胞中W原子數(shù)目為2+8×$\frac{1}{4}$=4，Z原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，故該合金中W與Z的原子個數(shù)比為4：2=2：1，
故答案為：2：1．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、等電子體、晶體類型與性質(zhì)、晶胞計算等，注意同周期主族元素第一電離能異常情況，掌握均攤法進行晶胞有關(guān)計算．