Question

X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态．请回答下列问题：

（1）Q⁺核外电子排布式为

 

．
（2）化合物X₂W₂中W的杂化方式为

 

，ZW₂^-离子的立体构型是

 

．
（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是

 

（填化学式），原因是

 

．
（4）将Q单质的粉末加入到ZX₃的浓溶液中，并通入W₂，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为

 

．
（5）Y有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞的Y原子数为

 

，Y原子的配位数为

 

，若晶胞的边长为a pm，晶体的密度为ρ g/cm³，则阿伏加德罗常数的数值为

 

（用含a和ρ的代数式表示）．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：有机物的化学性质及推断

分析：X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns²np³，原子序数小于Si，故Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Q为Cu元素，据此解答．

解答： 解：X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns²np³，原子序数小于Si，故Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则Q为Cu元素，
（1）Cu⁺核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）化合物H₂O₂中结构式为H-O-O-H，O原子价层电子对数为2+

6-2

2

=4，故O原子采取sp³杂化；
NO₂^-离子中N原子孤电子对数为

5+1-2×2

2

=1、价层电子对数为2+1=3，故其立体构型是V形，
故答案为：sp³；V形；
（3）Y、R的最高价氧化物分别为二氧化碳、二氧化硅，SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体，故沸点较高的是 SiO₂，
故答案为：SiO₂； SiO₂为原子晶体，CO₂为分子晶体；
（4）将Cu单质的粉末加入到NH₃的浓溶液中，并通入O₂，充分反应后溶液呈深蓝色，反应生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，该反应的离子方程式为：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-，
故答案为：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-；
（5）碳有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞的Y原子数为：4+8×

1

8

+6×

1

2

=8；
每个Y与周围的4个Y原子相邻，故Y原子的配位数为4；
若晶胞的边长为a pm，则晶胞体积为（a×10^-10）³cm³，晶体的密度为ρ g/cm³，则晶胞质量为（a×10^-10）³cm³×ρ g/cm³=ρa³×10^-30ρ g，则8×

12

NA

g=ρa³×10^-30ρ g，故N_A=

96×1030

a3?ρ

，
故答案为：8；4；

96×1030

a3?ρ

．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道、分子构型、晶体类型与性质、配合物、晶胞结构与计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．