Question

元素周期表是研究元素原子结构及性质的重要工具．现有X、Y和Z三种元素，其原子序数依次减小．X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，X跟Y可形成化合物X₂Y₃．Z元素既可以形成正一价离子也可形成负一价离子．请回答下列问题：
（1）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为

 

，该元素的名称是

 

；
（2）在X与Z形成的化合物XZ₃中，X的杂化类型是

 

，该化合物的空间构型为

 

；短周期元素形成的化合物中与XZ₃互为等电子体的是

 

；
（3）请写出X的两种含氧酸的化学式

 

、

 

，其中酸性较强的是

 

．
（4）Q与Z同主族．Q单质的晶胞如图所示，若设该晶胞的密度为ag/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，Q原子的摩尔质量为M，则表示Q原子半径的计算式为

 

．

Answer 1

分析：现有X、Y和Z三种元素，其原子序数依次减小．X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则X原子外围电子排布式为4s²4p³，则X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y原子外围电子排布式为2s²2p²或2s²2p⁴，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Y表现-2价，则Y为氧元素；Z元素既可以形成正一价离子也可形成负一价离子，则Z为氢元素，据此解答．

解答：解：现有X、Y和Z三种元素，其原子序数依次减小．X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则X原子外围电子排布式为4s²4p³，则X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y原子外围电子排布式为2s²2p²或2s²2p⁴，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Y表现-2价，则Y为氧元素；Z元素既可以形成正一价离子也可形成负一价离子，则Z为氢元素，
（1）Y为氧元素，外围电子排布式为2s²2p⁴，故原子的价层电子的轨道表示式为，故答案为：；氧；
（2）X与Z形成的化合物AsH₃中，As原子价层电子对数=3+

5-1×3

2

=4，As原子含有1对孤对电子，As原子杂化轨道数为4，As采取sp³的杂化，该化合物的空间构型为三角锥型；短周期元素形成的化合物中与AsH₃互为等电子体的是NH₃、PH₃等，
故答案为：sp³；三角锥型；NH₃、PH₃；
（3）As的两种含氧酸的化学式H₃AsO₃、H₃AsO₄，H₃AsO₄中非羟基氧更多，则H₃AsO₄的酸性较强，故答案为：H₃AsO₃；H₃AsO₄；H₃AsO₄；
（4）Q与Z同主族．由Q单质的晶胞结构可知为体心立方，晶胞中Q原子数目为1+8×

1

8

=2，阿伏加德罗常数为N_A，Q原子的摩尔质量为M，故晶胞质量为

2M

NA

，设Q原子半径为r，令晶胞棱长为l，晶胞中体对角线为4r，则（4r）²=l²+l²+l²，则l=

4 3

3

r，晶胞体积V=l³=（

4 3

3

r）³，若设该晶胞的密度为ag/cm³，则=（

4 3

3

r）³×a=为

2M

NA

，整理的r=

3

4

3	2M aNA

，
故答案为：

3

4

3	2M aNA

．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及元素推断、核外电子排布规律、分子结构与性质、杂化理论、晶胞计算，难度中等，（4）中计算为易错点、难点，根据晶体结构确定原子半径与晶胞棱长关系是关键，注意利用均摊法进行晶胞中原子数目计算．