Question

19．X、Y、Z、U、W 是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素．其中 Y 的原子核外有 7 種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的 電子；X、Z 中未成對(duì)電子數(shù)均為 2；U 是第三周期元素形成的簡(jiǎn)單離子中半徑最小的元素；W 的內(nèi)層電 子全充滿，最外層只有 1 個(gè)電子．請(qǐng)回答下列問題：
（1）U 在周期表中的位置第三周期IIIA族．X、Y、Z 的第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C（用元素符號(hào)表示，下同）．
（2）寫出 W 的價(jià)電子排布圖．
（3）根據(jù)等電子體原理，可知化合物 XZ 的電子式是．
（ 4 ） X、Y、Z  的最簡(jiǎn)單氫化物的鍵角從大到小的順序是CH₄＞NH₃＞H₂O（ 用化學(xué)式表示），原因 是3種氫化物的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，VSEPR模型均為正四面體形，但中心原子的孤電子對(duì)數(shù)依次增大，導(dǎo)致鍵角變�。�
（5）由元素 Y 與 U 元素組成的化合物 A，晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示（黑球表示 Y 原子，白球表示 U 原子），請(qǐng)寫出化合物 A 的化學(xué)式AlN，其中 Y 元素的雜化方式 是sp³．
（6）U 的晶體屬立方晶系，其晶胞邊長(zhǎng)為 405pm，密度是 2.70g/cm，通過計(jì)算確定 其晶胞的類型面心立方最密堆積（填簡(jiǎn)單立方堆積、體心立方堆積或面心立方最密堆 積）（已知：4053≈6.64×107）

Answer 1

分析 X、Y、Z、U、W是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素．其中Y的原子核外有7種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，則Y為N元素；U是第三周期元素形成的簡(jiǎn)單離子中半徑最小的元素，則U為Al；X、Z中未成對(duì)電子數(shù)均為2，X的原子序數(shù)小于N，而Z的原子序數(shù)介于N、Al之間，X、Z的核外電子排布分別為1s²2s²2p²，1s²2s²2p⁴，故X為C元素、Z為O元素；W的內(nèi)層電子全充滿，最外層只有1個(gè)電子，原子序數(shù)大于Al，只能處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故W為Cu元素，以此解答該題．

解答 解：（1）由以上分析可知U為Al，位于周期表，同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：第三周期 IIIA 族；N＞O＞C；
（2）W為Cu元素，價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹，價(jià)電子排布圖為，
故答案為：；
（3）根據(jù)等電子體原理，可知化合物CO與N₂互為等電子體，CO的電子式是，
故答案為：；
（4）X、Y、Z的最簡(jiǎn)單氫化物分別為CH₄、NH₃、H₂O，3種氫化物的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，VSEPR模型均為正四面體形，但中心原子的孤電子對(duì)數(shù)依次增大，導(dǎo)致鍵角變小，故鍵角：CH₄＞NH₃＞H₂O，
故答案為：CH₄＞NH₃＞H₂O；3種氫化物的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，VSEPR模型均為正四面體形，但中心原子的孤電子對(duì)數(shù)依次增大，導(dǎo)致鍵角變小；
（5）晶胞中N原子數(shù)目為4，Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故該化合物化學(xué)式為AlN，Y原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，故Y原子雜化方式為sp³，
故答案為：AlN；sp³；
（6）設(shè)晶胞中Al原子數(shù)目為N（Al），則N（Al）×$\frac{27}{6.02×1{0}^{23}}$g=（405×10^-10）³×2.70g/cm³，解得N（Al）=4.00，所以其晶胞的類型面心立方密堆積，
故答案為：面心立方最密堆積．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、晶胞計(jì)算等，難度中等，注意把握晶胞的計(jì)算和分析．