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已知元素X、Y、Z、W、Q均为短周期元素,原子序数依次增大,X基态原子的核外电子分布在3 个能级,且各能级电子数相等,Z是地壳中含量最多的元素,W是电负性最大的元素,元素Q的核电荷数等于Y、W原子的最外层电子数之和。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族,外围电子层有2个未成对电子,请回答下列问题。

(1)微粒XZ32-的中心原子杂化类型为                 化合物YW3的空间构型为              

(2)R基态原子的电子排布式为                 ,元素X、Y、Z的第一电离能由大到小的顺序为

                                                                  (用元素符号表示)。

(3)一种新型导体晶体的晶胞如右图所示,则该晶体的化学式为                 ,其中一个Q原子紧邻                 个R原子。

(4)R的氢氧化物能溶于含XY-离子的溶液生成一种配离子[R(XY)4]2,该反应的离子方程式是           弱酸HXY分子中存在的σ键与键的数目之比为                

 

【答案】

(16分,每空2分)(1)sp2    三角锥形  (2)1s22s22p63s23p63d84s2 或[Ar]3d84s2    N>O>C

(3)MgNi3C    12    (4)Ni(OH)2+4CN=[Ni(CN)4]2-+2OH    1:1

【解析】

试题分析:X基态原子的核外电子分布在3 个能级,且各能级电子数相等,这说明X的原子序数是2+2+2=6,因此X是碳元素。Z是地壳中含量最多的元素,则Z是氧元素;Y的原子序数介于X与Z之间,所以Y是氮元素。W是电负性最大的元素,所以W是氟元素。元素Q的核电荷数等于Y、W原子的最外层电子数之和,因此Q的原子序数=5+7=12,则Q是镁元素。另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族,外围电子层有2个未成对电子,所以R是镍元素。

(1)微粒XZ32-是CO32,中心原子碳原子含有的孤对电子对数=(4+2-3×2)÷2=0,所以该微粒的空间构型是平面正三角形,则碳原子杂化类型为 sp2杂化;化合物YW3是NF3,根据价层电子对互斥理论可知,中心原子N原子含有的孤对电子对数=(5-3×1)÷2=1,因此NF3分子空间构型为三角锥形结构。

(2)根据构造原理可知,镍元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2 或[Ar]3d84s2;同周期第一电离能自左而右具有增大趋势,所以第一电离能O>C。由于氮元素原子2p能级有3个电子,处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能大于相邻元素,所以元素X、Y、Z的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。

(3)根据晶胞结构并依据均摊法可知,晶胞Mg原子的个数=8×=1个;Ni原子的个数=6×=3个;碳原子的个数=1个,所以其化学式为MgNi3C。由于顶点被周围的8个正方体共用,所以根据晶胞结构可判断一个Mg原子紧邻(3×8)÷2=12个Ni原子。

4)R的氢氧化物Ni(OH)2能溶于含CN离子的溶液生成一种配离子[Ni(CN)4]2-,其中CN是配体,因此反应的离子方程式是Ni(OH)2+4CN=[Ni(CN)4]2-+2OH。HCN分子中含有1个碳氢单键和1个碳氮三键,由于单键是σ键,三键是由1个σ键与2个键构成的,所以化合物HCN分子中存在的σ键与键的数目之比为2:2=1:1。

考点:考查核外电子排布、杂化轨道、空间构型、电负性、共价键、配位健以及晶体结构与化学式判断等

 

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(2)写出下列元素在周期表中的位置X                    Y                   
Z                           W                          
(3)写出下列反应方程式:X+Y                              
Z+Y                            W+Y                         

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(2)写出下列元素在周期表中的位置X           Y            

Z                   W             

 

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(1)写出下列元素符号X       Y         Z         W      

(2)写出下列元素在周期表中的位置X                     Y                    

Z                            W                          

(3)写出下列反应方程式:X+Y                              

Z+Y                             W+Y                         

 

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