Question

15．已知X、Y、Z、W、K五种元素均位于周期表的前四周期，且原子序数依次增大．元素X是周期表中原子半径最小的元素；Y的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同；W位于第2周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；K位于ds区且原子的最外层电子数与X的相同．
请回答下列问题：（答题时，X、Y、Z、W、K用所对应的元素符号表示）
（1）Y、Z、W元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C．
（2）K的外围电子排布式是3d¹⁰4s¹．
（3）Y、Z元素的某种氢化物的分子中均含有18个电子，则该Y、Z的氢化物的沸点相差较大的主要原因是N₂H₄分子之间存在氢键，C₂H₆分子之间无氢键．
（4）若X、Y、W形成的某化合物（相对分子质量为46）呈酸性，则1mol该分子中含有4mol  σ键．
（5）Z、K两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是Cu₃N，Z原子的配位数是6．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、K五种元素均位于周期表的前四周期，且原子序数依次增大．元素X是周期表中原子半径最小的元素，则X为H元素；Y的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则Y为碳元素；W位于第2周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则W为O元素；Z的原子序数介于碳、氧之间，故Z为N元素；K位于ds区，且原子的最外层电子数与X的相同，则K为Cu，据此解答．

解答 解：X、Y、Z、W、K五种元素均位于周期表的前四周期，且原子序数依次增大．元素X是周期表中原子半径最小的元素，则X为H元素；Y的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则Y为碳元素；W位于第2周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则W为O元素；Z的原子序数介于碳、氧之间，故Z为N元素；K位于ds区，且原子的最外层电子数与X的相同，则K为Cu．
（1）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（2）K为Cu元素，电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，价电子排布式是3d¹⁰4s¹，故答案为：3d¹⁰4s¹；
（3）C、N两元素均可形成含18个电子氢化物分子，其氢化物分子分别为C₂H₆、N₂H₄，N₂H₄分子之间存在氢键，C₂H₆分子之间无氢键，二者沸点相差较大，
故答案为：N₂H₄分子之间存在氢键，C₂H₆分子之间无氢键；
（4）若H、C、O形成的某化合物（相对分子质量为46）呈酸性，该化合物为HCOOH，结构式为，则1mol该分子中含有4mol σ键，故答案为：4；
（5）根据晶胞结构图可知，晶胞中黑色球数为：12×$\frac{1}{4}$=3，白色球数为：8×$\frac{1}{8}$=1，原子个数比为3：1，结合铜元素和氮元素的化合价可知黑色球为铜，白色球为氮，化学式为：Cu₃N，根据晶胞的结构可知，每个氮原子周围有6个铜原子与之相连，所以氮原子的配位数为6，
故答案为：Cu₃N；6．

点评 本题是对物质结构的考查，推断元素是解题关键，涉及核外电子排布、电离能、氢键、化学键、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查．