Question

【题目】X、Y、Z、R为前四周期原子序数依次增大的元素。X原子有3个能级，且每个能级上的电子数相等；Z原子的不成对电子数在同周期中最多,且Z的气态氢化物在同主族元素的氢化物中沸点最低；X、Y、R三元素在周期表中同族。

（1）R元素基态原子的价层电子排布式为_____________________________。

（2）下图表示X、Y、Z的四级电离能变化趋势，其中表示Y的曲线是_________（填标号）。

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（3）化合物（XH2＝X＝O）分子中X原子杂化轨道类型分别是_____________，1mol (X2H5O)3Z＝O分子中含有的σ键与π键的数目比为_______________。

（4）Z与氯气反应可生成一种各原子均满足8电子稳定结构的化合物，其分子的空间构型为________________。

（5）某R的氧化物立方晶胞结构如图所示，该物质的化学式为____________。(用元素符号表示)，已知该晶体密度为ρg/cm3，距离最近的原子间距离为dpm,则R的相对原子质量为____________。(阿伏加德罗常数为NA)

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Answer 1

【答案】 4s24p2 C sp、sp2 25︰1 三角锥形 GeO

【解析】本题是物质结构与性质的综合题，需要熟练掌握这一部分涉及的主要知识点，一般来说，题目都是一个一个小题独立出现的，只要按照顺序进行判断计算就可以了。

X原子有3个能级，且每个能级上的电子数相等，所以只能是1s22s22p2，所以X为C。X、Y、R三元素在周期表中同族，所以Y为Si，R为Ge。根据Z有气态氢化物得到Z为非金属，所以Z只能是P、S、Cl、Ar中的一个，根据不成对电子最多，得到Z为P（其3p上有3个单电子）。

（1）R为Ge，处于周期表的第4周期ⅣA族，所以价层电子排布式为：4s24p2。

（2）C、Si、Ge从上向下半径增大，第一电离能逐渐减小，所以c为Ge的电离能曲线。

（3）CH2=C=O中第一个C形成一个双键，所以是sp2杂化；第二个C形成两个双键所以是sp杂化。单键一定是σ键，双键一定是一个σ键和一个π键，分子为(CH3CH2O)3P=O，其中的CH3CH2O－基团都是单键，只有P=O一个双键，所以分子中的σ为3×(5+1+1+1)+1=25个（每个CH3CH2O－中有5个C－H，1个C－C，1个C－O，1个O－P；还要计算分子中P=O里的1个σ键）。π键只有1个，所以答案为：25:1。

（4）P的最外层有5个电子，达到8电子稳定结构应该形成3个共价键，所以该化合物为PCl3。根据价层电子对互斥理论，中心原子P的价电子对为3+(5－1×3)/2=4对，其中一对为孤电子对，所以是三角锥结构。

（5）氧原子占据晶胞的8个顶点和6个面心，所以一共有8×1/8+6×1/2=4个，Ge都在晶胞内部，也有4个，所以化学式为GeO。距离最近的原子间距离为dpm，明显指的是最近的O和Ge原子的距离，根据晶体的结构，这个距离是晶胞的体对角线的1/4，所以体对角线长度为4d pm，进而得到晶胞边长为pm。所以晶胞的体积为边长的立方，为pm3=cm3。所以晶胞的质量为g。因为一个晶胞中有4个GeO，所以1个GeO的质量为g；1molGeO的质量为 g，即GeO的分子量为，所以Ge原子量为