Question

20．T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增．已知：
①W的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；
②T原子所处的周期数、族序数分别与其原子序数相等；
③X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同；
④Z的基态原子价电子排布为ns²npⁿ⁺²；
⑤在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小；
⑥R的单质常温常压下是气体，其基态原子的M层上有1个未成对的p电子；
（1）X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是N＞C＞Na（用元素符号表示）．
（2）Y的氢化物分子间能形成氢键，R的氢化物分子间不易形成氢键，原因是Cl的原子半径比N大．
（3）W的基态原子的外围电子排布式为3d¹⁰4s¹，该元素与元素X、Y能形成的[W（XY）₄]^2-离子中，含有的化学键是bd．
a．离子键b．极性键c．非极性键d．配位键
（4）T、X、Z三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常见的有害气体，它的分子式为XT₂Z，分子空间构型为平面三角形，则该分子中中心原子采取sp²杂化，1molM分子中σ键和π键的个数比为3：1．
（5）X与Y原子结合形成的X₃Y₄晶体，其晶体结构与金刚石类似，但硬度比金刚石大，请解释原因是氮原子半径小于碳，氮碳形成的共价键键长更短，键能更大，键更稳定．
（6）WR的晶胞结构如图27所示，阴离子周围最近的阳离子有4个；WR晶体的密度为ag•cm^-3，则晶胞的体积是=$\frac{4×99.5g•mo{l}^{-1}}{ag•cm{\;}^{-3}×6.02×10{\;}^{23}mo{l}^{-1}}$（只要求列出计算式）．

Answer 1

分析 ①W的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素，则W是Cu元素；
②T原子所处的周期数、族序数分别与其原子序数相等，则T是H元素；
③X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同，则X是C元素；
⑤在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小，且Q原子序数大于X，所以Q是Na元素；
④Z的基态原子价电子排布为ns²npⁿ⁺²，且Z原子序数小于Q，Z属于第二周期元素，所以n=2，则Z是O元素，Y是N元素；
⑥R的单质常温常压下是气体，其基态原子的M层上有1个未成对的p电子，且原子序数大于Q，则R是Cl元素，据此答题．

解答 解：①W的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素，则W是Cu元素；
②T原子所处的周期数、族序数分别与其原子序数相等，则T是H元素；
③X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同，则X是C元素；
⑤在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小，且Q原子序数大于X，所以Q是Na元素；
④Z的基态原子价电子排布为ns²npⁿ⁺²，且Z原子序数小于Q，Z属于第二周期元素，所以n=2，则Z是O元素，Y是N元素；
⑥R的单质常温常压下是气体，其基态原子的M层上有1个未成对的p电子，且原子序数大于Q，则R是Cl元素；
（1）元素的非金属性越强，其电负性越大，由于非金属性N＞C＞Na，故电负性：N＞C＞Na，故答案为：N＞C＞Na；
故答案为：sp³；孤电子对间的排斥力大于孤电子对和成键电子对键的排斥力；
（2）Y的氢化物为氨气，R的氢化物为HCL，氨气分子间易形成氢键，原因是Cl的原子半径比N大，
故答案为：Cl的原子半径比N大；
（3）W为Cu，其基态原子电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则其价层电子排布式为：3d¹⁰4s¹；该元素与元素Y、T能形成的[Cu（NH₃）₄]²⁺离子中，含有的化学键为极性键和配位键，则bd正确，
故答案为：3d¹⁰4s¹；bd；
（4）XT₂Z的分子式为CH₂O，呈平面三角形，则C原子采取sp²杂化；1molM分子中σ键和π键的个数比为3：1，
故答案为：sp²；3：1；
（5）C与N原子结合形成的C₃N₄晶体，其晶体结构与金刚石类似，说明都是原子晶体，但硬度比金刚石大，是因为氮原子半径小于碳，氮碳形成的共价键键长更短，键能更大，键更稳定，
故答案为：氮原子半径小于碳，氮碳形成的共价键键长更短，键能更大，键更稳定；
（6）由CuCl的晶胞结构可知，与Cl^-离子周围最近的阳离子有4个，构成四面体结构；CuCl晶胞中Cu原子数目为4，Cl原子数目为4个，则晶胞的质量为$\frac{4×99.5g•mo{l}^{-1}}{6.02×1023mo{l}^{-1}}$，晶体的密度为a g•cm^-3，则晶胞的体积=$\frac{\frac{4×99.5g•mo{l}^{-1}}{6.02×10{\;}^{23}mo{l}^{-1}}}{ag•c{m}^{-3}}$=$\frac{4×99.5g•mo{l}^{-1}}{ag•cm{\;}^{-3}×6.02×10{\;}^{23}mo{l}^{-1}}$，
故答案为：4；$\frac{4×99.5g•mo{l}^{-1}}{ag•cm{\;}^{-3}×6.02×10{\;}^{23}mo{l}^{-1}}$．

点评 本题考查了物质结构和性质，正确推断元素是解本题关键，明确构造原理、晶体类型的判断、杂化方式的判断、晶胞计算的方法等即可解答，难度中等．