Question

7．已知U、V、W、X、Y、Z均为元素周期表中前36号元素，且原子序数依次增大．U、V、W和X、Y分别为同一周期的主族元素，V原子p能级电子总数与s能级电子总数相等．U、Z原子中未成对电子数是同周期中最多的，且基态Z原子核外电子数是基态V原子核外电子数的3倍．X和Y原子的第一至第四电离能如表所示：

电离能/kJ/mol	I1	I2	I3	I4
X	738	1451	7733	10540
Y	578	1817	2745	11575

（1）试比较U、V、W三种元素电负性F＞O＞N（用元素符号填空），X、Y两元素中X的第一电离能较大的原因是原子价电子排布为3s²，而Al原子的价电子排布为3s²3p¹，Mg原子3s轨道全充满，3p轨道全空相对稳定
（2）基态Z原子的核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹．该基态原子共有24种不同运动状态的电子．
（3）试写出U元素单质的2种等电子体，①CO，②CN^-．
（4）将W的单质通入NaOH溶液中可得到VW₂．VW₂是一种无色、几乎无味的剧毒气体，主要用于氧化反应，火箭工程、助燃剂等．
①VW₂中V原子的杂化轨道类型是sp³，VW₂分子的空间构型为V形．
②与H₂O分子相比，VW₂分子的极性更小（填“大”或“小”），原因是F的电负性大于O，导致正负电荷中心偏离程度减小．
（5）金属Z内部原子的堆积方式与Na相同，都是体心立方堆积方式．则晶胞中Z的配位数为8，若该晶胞的边长为289pm，N_A取值为6.02×10²³，Z原子的摩尔质量为52g/mol，则Z的密度为7.1g/cm³．Z原子与次近的Z原子的核间距离为289pm．

Answer 1

分析 U、V、W、X、Y、Z均为元素周期表中前36号元素，且原子序数依次增大．V原子p能级电子总数与s能级电子总数相等，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则V为O元素；U、Z原子中未成对电子数是同周期中最多的，且基态Z原子核外电子数是基态V原子核外电子数的3倍，Z原子核外电子数为24，故Z为Cr元素，U的原子序数小于氧，则最外层电子排布为2s²2p³，故U为N元素；根据X和Y原子的第一至第四电离可知，X的第3电离能剧增，则X为Mg元素；Y的第4电离能剧增，则Y为Al元素，U、V、W为同一周期的主族元素，则W为F元素，据此解答．

解答 解：U、V、W、X、Y、Z均为元素周期表中前36号元素，且原子序数依次增大．V原子p能级电子总数与s能级电子总数相等，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则V为O元素；U、Z原子中未成对电子数是同周期中最多的，且基态Z原子核外电子数是基态V原子核外电子数的3倍，Z原子核外电子数为24，故Z为Cr元素，U的原子序数小于氧，则最外层电子排布为2s²2p³，故U为N元素；根据X和Y原子的第一至第四电离可知，X的第3电离能剧增，则X为Mg元素；Y的第4电离能剧增，则Y为Al元素，U、V、W为同一周期的主族元素，则W为F元素．
（1）同周期自左而右电负性增大，故故电负性：F＞O＞N；Mg原子价电子排布为3s²，而Al原子的价电子排布为3s²3p¹，Mg原子3s轨道全充满，3p轨道全空相对稳定，故Mg的第一电离能相对较大，
故答案为：F＞O＞N；Mg原子价电子排布为3s²，而Al原子的价电子排布为3s²3p¹，Mg原子3s轨道全充满，3p轨道全空相对稳定；
（2）Cr的核外电子数为24，有24种不同运动状态的电子，其原子的核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹，
故答案为：[Ar]3d⁵4s¹；24；
（3）N₂有14个电子，其等电子体有：CO、CN^-，
故答案为：CO、CN^-；
（4）①OF₂中，O原子与F形成2条共价键，还有2个孤对电子，形成4个杂化轨道，采用sp³杂化，构成V形空间结构，
故答案为：sp³；V形；
②F的电负性大于O，导致正负电荷中心偏离程度减小，OF₂分子的极性小于H₂O，
故答案为：小；F的电负性大于O，导致正负电荷中心偏离程度减小；
（5）金属Cr内部原子的堆积方式与Na相同，都是体心立方堆积方式，该晶胞中心Cr与顶点8个Cr最近，其配位数为8；
晶胞中Cr原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞质量为2×$\frac{52}{6.02×1{0}^{23}}$g，晶胞体积=（289×10^-10cm）³，则Cr的密度为2×$\frac{52}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（289×10^-10cm）³=7.1g/cm³；
Cr原子与次近的Cr原子为另一个相邻的晶胞中心Cr原子，其核间距离为边长为289pm，
故答案为：8；7.1；289．

点评 本题是对物质结构和性质的考查，涉及电负性、电离能、核外电子排布、等电子体、分子结构与性质、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，注意第一电离能的规律及异常现象，难度中等．