Question

X、Y、Z、W为原子序数递增的短周期主族元素，R为过渡元素。Y的最高价氧化物的水化物是强酸，Z元素的基态原子中有2个未成对电子，基态W原子的价电子排布式为ns^n-1np^n-1，X与W为同主族元素。基态R原子的M能层全充满，核外有且仅有1个未成对电子。请回答下列问题：

（1）基态R原子核外价电子排布式为___。

（2）X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___(填元素符号)。

（3）元素Y的简单气态氢化物的沸点___(填“高于”或“低于”)元素X的简单气态氢化物的沸点，其主要原因是___；元素Y的简单气态氢化物中Y原子的杂化类型为___，元素X的简单气态氢化物分子的空间构型为___。

（4）Y的气态氢化物在水中可形成氢键，其氢键最可能的形式为___(填序号)。

A.    B.    C.   D.

（5）R元素与Y元素形成的某种化合物的晶胞结构如图所示(黑球代表R原子)，若该晶胞的边长是acm，则该晶体的密度为___g·cm^-3(用N_A表示阿伏加德罗常数的值)。

Answer

3d104s1 N>O>C 高于 NH3分子间形成氢键 sp3 正四面体 B

【解析】

X、Y、Z、W为原子序数递增的短周期主族元素，基态W原子价层电子排布式为nsn-1npn-1，则n=3，W为Si元素，X与W为同主族元素，则X为C元素；Y的最高价氧化物的水化物是强酸，且原子序数大于C小于Si，则Y为N元素；Z元素基态原子中有2个未成对电子，原子序数大于C小于Si，则其核外电子排布应为1s22s22p4，为O元素；基态R原子M能层全充满且核外有且仅有1个未成对电子，价层电子排布为3d104s1，R为Cu元素。

(1)根据分析可知R为Cu元素，基态Cu原子的核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d104sl，其核外价层电子排布式为3d104s1；

(2)同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但N原子的2p为半充满，较稳定，第一电离能大于O，所以三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞C；

(3)NH3分子间形成氢键，导致氨气的沸点大于甲烷；NH3分子中N原子价层电子对数为=4，采用sp3杂化；X为C元素，其简单氢化物为甲烷，甲烷为正四面体结构；

(4)氢键可以表示为X-H…Y，氨气溶于水生成NH3•H2O，能够电离生成铵根离子和氢氧根离子，因此其氢键最可能的形式为是由氨气分子中N原子与水分子中的H原子之间形成，所以选C；

(5)R为Cu元素，晶胞中N原子的个数为=1，Cu原子的个数为=3，所以晶胞的质量为g，晶胞边长为acm，则晶胞的体积V=a3cm3，所以晶胞的密度为g•cm-3。