Question

X、Y、Z、V、W为五种前四周期元素，其中X是短周期（除稀有气体外）原子半径最大的元素；Y与X同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子；V原子的核外电子排布式为ls²2s²2p⁶3s²；W的原子序数为29，W的离子能与乙二胺（H₂N-CH₂一CH₂一NH₂）形成配离子（图1）．回答下列问题：

（1）W原子的核外电子排布式为

 

，该配离子中含有的化学键类型有

 

．（填字母）
a．配位键    b．极性键    c．离子键  d．非极性键
（2）元素X、Y、V第一电离能由大到小的顺序是

 

（用元素符号表示）．
（3）Z的氢化物的空间构型是

 

；该氢化物的沸点比甲烷的高，其主要原因是

 

；Z的另一种氢化物Z₂H₄分子中Z原子轨道的杂化类型是

 

．
（4）X⁺和Cl^-元素构成的化合物XCl，XCl的晶胞结构如图2所示，晶体中X⁺的配位数是

 

；每个X⁺周围与其紧邻的Cl^-围成的几何图形为

 

．

Answer 1

分析：X、Y、Z、V、W为五种前四周期元素，其中X是短周期（除稀有气体外）原子半径最大的元素，则X为Na元素；Y与X同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，则Y为Al元素；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，其原子核外电子排布为ls²2s²2p³，则Z为氮元素；V原子的核外电子排布式为ls²2s²2p⁶3s²，则V为Mg元素，W的原子序数为29，W为Cu元素，
（1）根据核外电子排布规律书写Cu的原子的核外电子排布式；
W的离子能与乙二胺（H₂N-CH₂一CH₂一NH₂）形成配离子，铜离子与乙二胺分子之间形成配位键，碳原子与氮原子、氢原子之间以及氮原子与氢原子之间形成极性键，碳原子之间形成非极性键；
（2）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但Mg原子3s能级容纳2个电子，为全满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素；
（3）Z的氢化物为NH₃，分子之间存在氢键，其沸点比甲烷的沸点高；N₂H₄分子中N原子成3个共价键、含有一对孤对电子，杂化轨道数目为4，据此确定杂化方式；
（4）XCl为1：1型离子化合物，晶体中X⁺的配位数与Cl^-的配位数相等，由晶胞结构可知，每个Cl^-周围与之最近有6个X⁺离子，配位数为6；每个X⁺周围与其紧邻的Cl^-围成的几何图形同每个Cl^-周围与其紧邻的X⁺围成的几何图形相同，6个X⁺离子分别位于晶胞的面心上，据此判断．

解答：解：X、Y、Z、V、W为五种前四周期元素，其中X是短周期（除稀有气体外）原子半径最大的元素，则X为Na元素；Y与X同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，则Y为Al元素；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，其原子核外电子排布为ls²2s²2p³，则Z为氮元素；V原子的核外电子排布式为ls²2s²2p⁶3s²，则V为Mg元素，W的原子序数为29，W为Cu元素，
（1）Cu原子核外电子数为29，原子的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
W的离子能与乙二胺（H₂N-CH₂一CH₂一NH₂）形成配离子，铜离子与乙二胺分子之间形成配位键，碳原子与氮原子、氢原子之间以及氮原子与氢原子之间形成极性键，碳原子之间形成非极性键，故选abd；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；abd；
（2）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但Mg原子3s能级容纳2个电子，为全满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能Mg＞Al＞Na，
故答案为：Mg＞Al＞Na；
（3）Z的氢化物为NH₃，为三角锥型结构，氨气分子之间存在氢键，其沸点比甲烷的沸点高；N₂H₄分子中N原子成3个共价键、含有一对孤对电子，杂化轨道数目为4，N原子杂化方式为sp³，
故答案为：三角锥型；氨分子间存在氢键；sp³；
（4）XCl为1：1型离子化合物，由晶胞结构可知，每个Cl^-周围与之最近有6个X⁺离子，配位数为6，晶体中X⁺的配位数与Cl^-的配位数相等为6；
每个X⁺周围与其紧邻的Cl^-围成的几何图形同每个Cl^-周围与其紧邻的X⁺围成的几何图形相同，6个X⁺离子分别位于晶胞的面心上，呈正八面体结构，
故答案为：6；正八面体．

点评：本题综合考查物质结构与性质，涉及核外电子排布规律、电离能、杂化理论、分子结构、晶胞结构等，难度中等，（4）中注意利用替换法进行解答，对学生的思维能力、空间想象能力有一定的要求．