Question

X、Y、Z、U为原子序数依次增大的前四周期元素，X、Y、Z三种元素位于同一周期，其中基态Y原子的2p轨道处于半充满状态，且XZ₂与Y₂Z互为等电子体。含U的化合物的焰色为紫色。试回答下列问题：
（1）U单质的原子堆积方式为               ，Y的简单氢化物分子式为        。
（2）X的一种氢化物的相对分子质量为28，其分子中σ键与π键的键数之比为________。
（3）化合物甲由Z、U两元素组成，其晶胞如图所示。

①甲的化学式为______________。
②下列有关该晶体的说法中正确的是________（选填选项字母）。
A．每个晶胞中含有14个U⁺ 和13个Z₂^-
B．晶体中每个U⁺ 周围距离U⁺ 最近的Z₂^- 有6个
C．该晶体属于离子晶体
③甲的密度为a g·cm^-3，则晶胞的体积是________________cm³（只要求列出计算式，阿伏加德罗常数用N_A表示）。

Answer 1

（1）体心立方堆积 ；  NH₃； （2）5∶1；
（3）①KO₂ ； ②BC ； ③（或或）

试题分析：X、Y、Z、U为原子序数依次增大的前四周期元素，基态Y原子的2p轨道处于半充满状态，则外围排布为2s²2p³，因此Y为氮元素；X、Y、Z三种元素位于同一周期，且XZ₂与Y₂Z互为等电子体，因此符合条件的化合物只能是CO₂与N₂O，故X为碳元素、Z为氧元素；含U的化合物的焰色为紫色，则U为钾元素。
（1）U为钾元素，K单质的原子堆积方式为体心立方堆积；N元素的简单氢化物分子式为NH₃。
（2）X为碳元素，一种氢化物的相对分子质量为28，则该氢化物为C₂H₄，分子中含有1个碳碳双键、4个C-H。碳碳双键含有1个σ键、1个π键，单键都为σ键，因此C₂H₄分子中σ键与π键的键数之比为5:1。
（3）化合物甲由Z、U两元素组成，其晶胞如图所示。

①由晶胞结构并依据均摊法可知，晶胞中K原子数目＝8×＋6×＝4。O原子数目＝2×12×＋2＝8，故K原子与O原子数目之比为4:8＝1:2，所以甲的化学式为_KO2。
②A、由①中计算可知，每个晶胞中含有4个K⁺和4O₂^-，故A错误；B、由晶胞结构可知，晶体中每个K⁺周围距离K⁺最近的O₂^-有6个（即上下、左右和前后个1个），故B正确；C、该晶体由K⁺和O₂^-构成，属于离子晶体，故C正确，答案选BC。
③晶胞含有4个钾离子，则晶胞的质量＝g，因为甲的密度为a g?cm^-3，所以晶胞的体积＝g÷ag?cm^-3＝cm³。