Question

［化学——选修3：物质结构与性质］（15分）X、Y、Z、W是原子序数依次增大的前四周期元素。X的三个能级中排布的电子数相等；Y基态原子的未成对电子数与能级数相等；Z位于X的下两个周期，其电离能数据分别是：I₁ = 419kJ·mol-1，I₂ = 3051 kJ·mol^-1，I₃ = 4411 kJ·mol^-1；W³⁺的核外电子排布式是[Ar]3d⁵。回答下列问题：

（1）X、Y、Z三种元素电负性由大到小的顺序为_________。

（2）X的某种氧化物与Y₂互为等电子体，写出该氧化物的结构简式_________，该氧化物所含的化学键类型是_________。

（3）YH₄⁺的空间构型是_________ 。X原子的杂化方式均为sp²、相对分子质量最小的X的氢化物分子式为_________。

（4）四种元素可形成化合物Z₄[W(XY)n]，W原子的最外层电子数和配体形成配位键时提供的电子数之和为14，则 n =_________ 。

（5）下图____ （填“A”、“B”或“C”）表示的是Z晶体中微粒的堆积方式。若Z晶体中一个晶胞的边长为a pm，则Z晶体的密度为____________（写出含a的表达式，用NA表示阿伏伽德罗常数）。

Answer

（1）N>C>K；

（2）C≡O；共价键

（3）正四面体；C2H4

（4）6

（5）B；78/[NA×(a×10-10)3]g/cm3

【解析】

试题分析：X的三个能级中排布的电子数相等，则X的三个能级的电子数只能是2，所以X是C元素；Y基态原子的未成对电子数与能级数相等，根据Y的原子序数的大小位置，Y的未成对电子数不可能大于3，则Y有3个能级，其电子数分别是2、2、3，所以Y是N元素；Z位于X的下两个周期，则Z是第四周期元素，其电离能数据分别是：I1 = 419kJ·mol-1，I2 = 3051 kJ·mol-1，I3 = 4411 kJ·mol-1，第一电离能与第二电离能数据相差较大，说明Z是第IA族元素，则Z是K元素；W3+的核外电子排布式是[Ar]3d5，所以W是26号元素Fe。

（1）C、N、K三种元素中，同周期元素的电负性随核电荷数的增加而增大，所以电负性N>C，K为金属元素，电负性最小，所以三种元素电负性的大小顺序是N>C>K；

（2）C的氧化物与氮气是等电子体，则该氧化物为CO，其结构与氮气相似，均是三键结构，所以CO 的结构简式为C≡O；C与O都是非金属元素，形成的化学键类型是共价键；

（3）铵根离子的空间构型为正四面体，C的氢化物中，以sp2杂化且相对分子质量最小的是乙烯C2H4，乙烯分子中C原子周围有3个σ键，所以C原子都是sp2杂化，且乙烯是相对分子量最小的烯烃；

（4）W原子的最外层有2个电子，Fe与CN-形成配位键时N原子中的一对孤对电子与Fe原子形成配位键，所以与Fe原子形成配位键的N的电子数是14-2=12个，每个N原子提供2个电子，所以需要6个N原子，则n=6；

（5）K晶体是体心立方堆积方式，A是简单立方堆积，B是体心立方最密堆积，C是六方最密堆积，所以选择B；体心立方中K原子的个数是8×1/8+1=2，1pm=10-10cm，所以该晶胞的密度为(2×39)/[NA×(a×10-10)3]=78/[NA×(a×10-10)3]g/cm3。

考点：考查物质结构与性质的应用，晶胞计算