Question

【题目】W、R、X、Y、Z是元素周期表前四周期中原子序数依次增大的常见元素，其相关信息如下表：

元素	相关信息
W	W的一种单质是自然界硬度最大的晶体
X	X基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍
Y	Y所在主族序数与所在周期序数之差为4，同周期主族元素中原子半径最小
Z	Z位于元素周期表第Ⅷ族，最高能级的原子轨道内只有2个未成对电子

回答下列问题：

（1）Z基态原子的价层电子排布式为__________________。第三周期基态原子未成对电子数与Z相同且电负性最大的元素名称为____________。

（2）W在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是 。HYX4的酸性强于HYX3，原因是______。

（3）R和Y可组成原子个数比为1∶3的化合物M，M的立体构型为 ，中心原子的杂化轨道类型为 。

（4）Z(WX)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=________。根据等电子原理，W、X分子内σ键与π键的个数之比为______________。

（5）镧和Z形成的合金有很强的储氢能力，其晶胞结构如图。已知该合金为LaZx，晶胞体积为9.0×10－23cm3，储氢后形成LaZxH4.5的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则LaZx中x=_____（填数值）；氢在合金中的密度为_______gcm-3（精确到0.01）。

Answer 1

【答案】（1）3d84s2 硫

（2）C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构 HClO4分子中Cl的价态比HClO3中更高，导致Cl-O-H中O的电子向Cl偏移得更多，在水分子的作用下，就更容易电离出H+，故酸性更强

（3）三角锥形 sp3

（4）4 1∶2

（5）5 0.25

【解析】W的一种单质是自然界硬度最大的晶体，则W是C；X基态原子L层p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，则X是O元素，所以R是N；Y所在主族序数与所在周期序数之差为4，同周期主族元素中原子半径最小，则Y是Cl元素；Z位于第四周期第Ⅷ族，最高能级的原子轨道内只有2个未成对电子，且原子序数比Y大，即Z为Ni。

（1）Ni属于过渡元素，价电子包括最外层电子和次外层d能级上的电子，即价电子排布式为3d84s2；第三周期基态原子未成对电子数有2个的是硅、硫，同周期从左向右电负性增大，即电负性最大的是硫；

（2）在原子结构中，最外层电子小于4个的原子易失去电子，而C原子的最外层是4个电子，且C原子的半径较小，则难以通过得或失电子达到稳定结构，所以主要通过共用电子对即形成共价键的方式来达到稳定结构；HClO4分子中Cl的价态比HClO3中更高，导致Cl-O-H中O的电子向Cl偏移得更多，在水分子的作用下，就更容易电离出H+，故酸性更强；

（3）R和Y可组成原子个数比为1∶3的化合物M，即M是NCl3，其中N含有一对孤对电子，其价层电子对数是4，所以M的立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp3。

（4）此化合物是Ni(CO)n，中心原子价电子数为10，配体是CO，提供2个电子，即10＋2n=18，解得n=4，CO和N2互为等电子体，N2分子内N和N原子之间为氮氮叁键，即σ键与π键个数比为1∶2；

（5）由图可知，晶胞中La原子数目为2×1/2+12×1/6=3，Ni原子数目为6+18×1/2=15，储氢后形成LaNixH4.5的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），故1∶x=3∶15，则x=5；晶胞中H原子数目为4.5×3=13.5，晶胞体积为9.0×10-23cm3，氢在合金中的密度为。