Question

X、Y、Z、M、R是原子序数依次增大的短周期主族元素，X在周期表中原子半径最小，Y与Z相邻，Z、R在地壳中的含量位列前两位，M为短周期中电负性最小的元素。请回答：

（1）基态Z原子的外围电子排布图为____________。

（2）X与Y能形成多种化合物，其中Y₂X₂分子中σ键、π键的数目之比为_______。

（3）在R₃Y₄晶体中键角：Y-R-Y____R-Y-R（填“>”“<”或“=”），原因为________。

（4）钨（W）元素可以和Z、M形成多种化合物，其中一种化合物的晶体结构如图：

已知：相邻Z原子的核间距为apm，钨原子位于Z原子形成的正八面体的体心，M离子位于钨原子形成的立方体的体心。

①与M原子距离最近且相等的Z原子的数目为_________。

②晶体的化学式为__________。

③设N_A为阿伏加德罗常数的值，则晶体的密度为______g/cm³（列出表达式）。

Answer

3:1 ＞ Si3N4晶体中Si和N原子均为sp3杂化，但N原子含有1对孤对电子，孤对电子对成键电子的排斥作用更大，使得Si—N—Si键角小于109°28′ 12 NaWO3

【解析】X、Y、Z、M、R是原子序数依次增大的短周期主族元素，X在周期表中原子半径最小，X为H元素；Z、R在地壳中的含量位列前两位，则Z为O元素，R为Al元素；Y与Z相邻，则Y为N元素，M为短周期中电负性最小的元素，即金属性最强的元素，M为Na元素。

(1)Z为O元素，基态O原子的外围电子排布图为，故答案为：；

(2)X与Y能形成多种化合物，其中Y2X2为H2N2，结构为H-N=N-H分子中σ键、π键的数目之比为3:1，故答案为：3:1；

(3)Si3N4晶体中Si和N原子均为sp3杂化，但N原子含有1对孤对电子，孤对电子对成键电子的排斥作用更大，使得Si—N—Si键角小于109°28′，故答案为：＞ ；Si3N4晶体中Si和N原子均为sp3杂化，但N原子含有1对孤对电子，孤对电子对成键电子的排斥作用更大，使得Si—N—Si键角小于109°28′；

(4)①钨原子位于Z原子形成的正八面体的体心，被6个氧离子包围成配位八面体；钠离子位于钨原子形成的立方体的体心，被12个氧离子包围，故答案为：12；

②钛离子位于立方晶胞的角顶，被6个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被12个氧离子包围；每个晶胞中钛离子和钙离子均为1个，晶胞的12个边长上各有一个氧原子，根据均摊原则，每个晶胞实际占有氧原子数目为12×=3，则晶胞的化学式为NaWO3，故答案为：NaWO3；

③相邻Z原子的核间距为apm=a×10-10cm，则晶胞的边长为2× a×10-10cm= a×10-10cm ，则晶体的密度为 = g/cm3，故答案为： 。

点睛：本题考查了元素的推导和物质结构与性质，正确判断元素的种类是解题的基础。本题的难点是（4）中晶胞的计算，正确找到相邻Z原子的核间距与晶胞边长的关系是解题的关键。