Question

X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子；X、Z中未成对电子数均为2；U是第三周期元索形成的简单离子中半径最小的元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子。请回答下列问题：

(1)X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序是_______ (用元素符号表示，下同)。

(2)写出W的价电子排布式________    ，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有_______。

(3)根据等电子体原理，可知化合物XZ的结构式是______，YZ₂^-的VSEPR模型是________。

(4)X、Y、Z的简单氢化物的键角从大到小的顺序是________(用化学式表示)，原因是____________________。

(5)由元素Y与U元素组成的化合物A，晶胞结构如图所示（黑球表示Y原子，白球表示U原子），请写出化合物A的化学式_______，该物质硬度大，推测该物质为______晶体。其中Y元素的杂化方式是____________。

(6)U的晶体属立方晶系，其晶胞边长为405Pm，密度是2.70g·cm^-3，通过计算确定其晶胞的类型________________（堆简单立方堆积、体心立方堆积或面心立方最密堆积）（己知：405³=6.64×10⁷)。

Answer

N>O>C 3d104s1 K、Cr CO 平面三角形 CH4>NH3>H2O 3种氢化物的中心原子价层电子多少均为4，VSEPR模型均为正四面体结构，但中心原子的孤电子对数依次增加，导致键角变小 AlN 原子 sp3 面心立方最密堆积

【解析】X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子，则Y为氮元素；U是第三周期元索形成的简单离子中半径最小的元素，则U为铝元素；X、Z中未成对电子数均为2，X的原子序数小于N，而Z的原子序数介于N氮、铝之间； X、Z的核外电子排布分别为1s22s22p2，1s22s22p4，故X为碳元素、Z为氧元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子，原子序数大于铝，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，故W为铜元素。（1）同周期元素随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N>O>C；（2）W为铜元素，价电子排布式为3d104s1，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有3d64s1，为K元素、3d54s1为Cr元素；（3）根据等电子体原理，可知化合物CO与N2互为等电子体，CO的结构式是CO，YZ2—为NO2—，中心原子价电子对数=2+×（5+1-2×2）=3，VSEPR模型是平面三角形；（4）X、Y、Z的最简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O，三种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子对数依次增大，导致键角变小，故键角：CH4>NH3>H2O；（5）晶胞中N原子数目为4，铝原子数目为8×+6×=4，故该化合物化学式为AlN，该物质硬度大，属于原子晶体，Y原子形成4个共价键，故Y原子杂化方式为sp3；（6）设晶胞中铝原子数目为N(Al)，则N(Al)=g=(405×10-10)3×2.70g/cm3，解得N(Al)=4.00，所以其晶胞的类型为面心立方密堆积。

点睛：本题考查核外电子排布、电离能、杂化方式、晶胞计算。关键是准确推断元素，周期表中特殊位置的元素归纳是解答本题的关键基础。