Question

选修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原子的未成对电子数在同周期元素中最多，W形成的单质是空气的主要成分之一， 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YX₄中Y的杂化方式为__________，ZW₃^-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）Q元素可形成一种化合物[Q(NH₃)₄]SO₄，该物质中含化学键有________。

（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 nm，晶体的密度为ρg/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）1s22s22p63s23p63d10；

（2）sp3；平面三角形；

（3）SiO2； SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体；

（4）配位键，极性共价键，离子键；

（5）8；4；

【解析】试题分析：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形成的单质是空气的主要成分之一，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CH4中C采取sp3杂化，NO3-离子中N原子孤电子对数为×(5+1−3×2)=0、价层电子对数为3+0=3，故其立体构型是平面三角形，故答案为：sp3；平面三角形；

（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）化合物[Cu (NH3)4]SO4中含有配位键，极性共价键，离子键，故答案为：配位键，极性共价键，离子键；

（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×+6×=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×g=ρa3×10-30ρ g，故NA=，故答案为：8；4；。

【考点定位】考查位置结构性质的相互关系应用

【名师点晴】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。该题的关键是准确推断元素，因此需要熟练掌握前20号元素的核外电子排布。1～20号元素的特殊的电子层结构可归纳为：（1）最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；（2）最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar；（3）最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；（4）最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O；（5）最外层电子数是内层电子数总数一半的元素：Li、P；（6）最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne；（7）次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素：Li、Mg；(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素Be、S；(10)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。