Question

14．现有X、Y、Z、W原子序数依次增大的四种元素，常温下X元素单质的密度在自然界中最小，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等，且Y与Z可形成多种气态化合物，W是常见的有色可变价金属单质，常温下可溶于Y的最高价氧化物水化物中，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1．
（1）Y与W所形成化合物晶体的晶胞如图所示．代表Y○代表W在1个晶胞中，W离子的数目为3．
（2）Y与Z元素相比，基态原子的第一电离能谁大？氮（用元素名称回答）
（3）Y与Z可形成化合物Y₂Z．
①请写出一种与Y₂Z互为等电子体的分子的化学式CO₂．
②请预测Y₂Z分子的空间构型为直线形．
（4）X的氯化物与Y元素的气态氢化物的水溶液反应可形成配合物[W（YX₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有σ键的数目为16N_A或16×6.02×10²³个．

Answer 1

分析 常温下X元素单质的密度在自然界中最小，是H，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，是N元素；Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等是1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，但Y与Z可形成多种气态化合物，因此是O元素；W的基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1，是Cu，据此进行答题．

解答 解：常温下X元素单质的密度在自然界中最小，是H，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，是N，Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等是1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，但Y与Z可形成多种气态化合物，因此是O，W的基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1，是Cu，
（1）根据晶胞结构，利用均摊法可知N：8×$\frac{1}{8}$=1，Cu：12×$\frac{1}{4}$=3，
故答案为：3；
（2）N原子的2p能级处于半充满状态，而原子处于半充满、全充满、全空是稳定结构，因此第一电离能N＞O，
故答案为：N；
（3）①与N₂O互为等电子体的分子的化学式为CO₂，
故答案为：CO₂；
②互为等电子体的物质的结构相似，因此②N₂O的空间构型为直线形
故答案为：直线形；
（4）Cu（NH₃）₄Cl₂分子中的1个NH₃含4个σ键，4个NH₃含12个σ键，4个NH₃与Cu²⁺形成4个配位键，因此共含16个σ键，所以1mol该配合物中含有σ键的数目为16N_A或16×6.02×10²³个，
故答案为：16N_A或16×6.02×10²³．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，题目难度中等，试题涉及晶胞结构、氢键、分子结构与性质、杂化轨道、等电子体、化学键等知识，正确推断各元素为解答关键，注意掌握原子结构与元素周期表、元素周期律的关系．