Question

第四周期元素Q位于ds区，最外层电子半充满;短周期元素W、X、Y、Z第一电离能与原子序数的关系如图所示，请回答下列问题(用Q、W、X、Y、Z所对应的元素符号作答)：

（1）X、W组成的一种二元化合物常用作火箭燃料，该化合物中X原子的杂化方式为___________。

（2）X₂Y曾被用作麻醉剂，根据“等电子体原理”预测X₂Y的空间构型为______________。

（3）Q与X形成的一种二元化合物的立方晶胞结构如图所示：

Q原子周围距其距离最近的Q原子的数目为_______（阿拉伯数字表示）。

（4）已知单质Q晶体的堆积方式为面心立方最密堆积，则单质Q晶体的晶胞中原子的空间利用率为_________________(用含π的式子表示)。

Answer

sp3 直线形 8

【解析】

Q为第四周期元素，位于ds区，且最外层电子半充满，则Q为Cu元素。图中给出了W、X、Y、Z四种元素的第一电离能的关系。根据第一电离能的变化规律，同周期元素从左到右逐渐增加，推断W元素即为H元素。又因为，第一电离能在ⅡA和ⅤA处出现反常规律，所以推断X为N元素，Y为O，Z即为S元素。

(1)N与H组成的可作为火箭燃料的物质即为N2H4。通过计算，N元素含有3个成键电子对以及一个孤电子对，所以杂化方式为sp3；

(2)N2O俗称笑气可用做麻醉剂，其与CO2互为等电子体，所以空间构型为直线形；

(3)由Cu3N的晶胞结构示意图可知，Cu位于晶胞的棱上，所以周围最近的Cu在同面的棱上，共有8个；

(4)Cu的晶胞粒子采用面心立方最密堆积，一个晶胞中含有Cu的个数=6×+8×=4个，晶胞边长a与Cu原子半径r的关系为即a=,所以空间利用率==。