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3.前四周期元素X、Y、Z、Q、R、W的原子序数依次增大.X基态原子的2p轨道为半充满状态;Y基态原子的L层有2个未成对电子;Z基态原子的最外层电子排布为3s23p2;Q、R、W都属于金属元素,Q、W基态原子核外均没有未成对电子,R基态原子的d轨道上有3个空轨道.
请回答下列问题:
(1)R基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s.上述六种元素中,属于ds区的元素符号是Zn;
(2)含有16个中子的Z的核素符号为3014Si.X、Y、Z元素原子中第一电离能由高到低的顺序是N>O>Si.
(3)XY3-的离子空间构型为平面三角形,与该离子互为等电子体的一种分子是SO3
(4)X、Y分别与氢元素形成的最简单氢化物分子中,后者的键角小于前者的原因是NH3、H2O的中心原子杂化方式相同,由于氨分子存在一对孤电子对,水分子存在两对孤电子对,水分子中孤电子对对成键电子排斥力更强,所以水分子的键角比氨分子的键角小.
(5)Y、Q、R三种元素形成的某种化合物的如图所示,该化合物的化学式为CaTiO3.若Y与最近的R的距离为a cm,阿伏加德常数的值为NA,则计算此晶体的密度表达式为$\frac{136}{(\sqrt{2}a)^{3}×{N}_{A}}$g/cm3(不必化简).

分析 前四周期元素X、Y、Z、Q、R、W的原子序数依次增大.X基态原子的2p轨道为半充满状态,原子核外电子排布式为1s22s22p3,故X为N元素;Y基态原子的L层有2个未成对电子,原子序数大于N,则Y原子核外电子排布式为1s22s22p4,故Y为O元素;Z基态原子的最外层电子排布为3s23p2,则Z为Si;Q、R、W都属于金属元素,只能处于第四周期,其中R基态原子的d轨道上有3个空轨道,其原子外围电子排布式为3d24s2,则R为Ti,Q、W基态原子核外均没有未成对电子,Q原子序数小于Ti,则Q为Ca,W外围电子排布式为3d104s2,则W为Zn,据此解答.

解答 解:前四周期元素X、Y、Z、Q、R、W的原子序数依次增大.X基态原子的2p轨道为半充满状态,原子核外电子排布式为1s22s22p3,故X为N元素;Y基态原子的L层有2个未成对电子,原子序数大于N,则Y原子核外电子排布式为1s22s22p4,故Y为O元素;Z基态原子的最外层电子排布为3s23p2,则Z为Si;Q、R、W都属于金属元素,只能处于第四周期,其中R基态原子的d轨道上有3个空轨道,其原子外围电子排布式为3d24s2,则R为Ti,Q、W基态原子核外均没有未成对电子,Q原子序数小于Ti,则Q为Ca,W外围电子排布式为3d104s2,则W为Zn.
(1)R基态原子的d轨道上有3个空轨道,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s,上述六种元素中,属于ds区的元素符号是Zn,
故答案为:1s22s22p63s23p63d24s;Zn;
(2)含有16个中子的Si的核素符号为3014Si,同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,同主族自上而下第一电离能减小,氮元素原子2p能级为半满稳定状态,第一电离能高于氧元素的,故第一电离能:N>O>Si,
故答案为:3014Si;N>O>Si;
(3)NO3-中N原子孤电子对数=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0、价层电子对数=3+0=3,故离子空间构型为平面三角形,与该离子互为等电子体的一种分子是SO3等,
故答案为:平面三角形;SO3等;
(4)X、Y分别与氢元素形成的最简单氢化物分别为NH3、H2O,NH3、H2O的中心原子杂化方式相同,由于氨分子存在一对孤电子对,水分子存在两对孤电子对,水分子中孤电子对对成键电子排斥力更强,所以水分子的键角比氨分子的键角小,
故答案为:NH3、H2O的中心原子杂化方式相同,由于氨分子存在一对孤电子对,水分子存在两对孤电子对,水分子中孤电子对对成键电子排斥力更强,所以水分子的键角比氨分子的键角小;
(5)晶胞中Ti原子位于顶点,Ti数目为8×$\frac{1}{8}$=1,O原子为位于面心,O原子数目为6×$\frac{1}{2}$=3,Ca原子为体心,Ca数目为1,故该化合物的化学式为CaTiO3,晶胞质量为$\frac{136}{{N}_{A}}$g,Y与最近的R的距离为a cm,则晶胞边长为2a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}$a cm,晶体的密度为$\frac{136}{{N}_{A}}$g÷($\sqrt{2}$a cm)3=$\frac{136}{(\sqrt{2}a)^{3}×{N}_{A}}$g/cm3
故答案为:CaTiO3;$\frac{136}{(\sqrt{2}a)^{3}×{N}_{A}}$.

点评 本题是对物质结构与性质的考查,涉及核外电子排布、元素周期表、电离能、空间构型、等电子体、价层电子对互斥理论、晶胞计算等,推断元素是解题关键,注意利用均摊法进行晶胞有关计算,难度中等.

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