Question

现有原子序数递增的X、Y、Z、W四种常见元素。其中X元素基态原子核外电子占据了三个能级，且每个能级上的电子数相等；Y原子的p轨道处于半充满状态，Z的单质是空气的主要成分之一；W在周期表中位于ds区，且与Z可形成化学式为W₂Z或WZ的二元化合物。请回答下列问题：

⑴W元素原子核外电子运动状态有_____种，该元素基态离子W⁺的电子排布式为___________。

⑵元素X、Y和Z的第一电离能由大到小顺序为__________(填元素符号)。

⑶Y₂Z与XZ₂具有相同的结构特征，其理由是__________。

⑷X、Y和Z均可形成多种氢化物，写出一种X的氢化物分子结构中σ键和π键数目之比3∶2的结构式______；A、B分别是Y、Z的最简单氢化合物，A的空间构型为_______，其中Y原子的杂化轨道类型为______；W²⁺与A、B分子结合成配合离子[WA₄B₂]²⁺结构如下图，该配合离子加热时首先失去的组分是_____(填“A”或“B”)。

⑸元素W的单质晶体在不同温度下可有两种堆积方式，晶胞分别如图a和b所示，假定不同温度下元素W原子半径不变，且相邻最近原子间距为原子半径之和，则其体心立方堆积与面心立方堆积的两种晶体密度之比为_________。

Answer

29 1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 N＞O＞C Y2Z与XZ2两分子原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，具有相同的结构特征 H—C≡C—H 三角锥形 sp3杂化 B

【解析】

现有原子序数递增的X、Y、Z、W四种常见元素。其中X元素基态原子核外电子占据了三个能级，且每个能级上的电子数相等，则X为C，Y原子的p轨道处于半充满状态，Y为N，Z的单质是空气的主要成分之一，则Z为O，W在周期表中位于ds区，且与Z可形成化学式为W2Z或WZ的二元化合物，则W为Cu。

⑴W元素为Cu，核外有29个电子，有多少个电子就有多少种运动状态的电子，因此原子核外电子运动状态有29种，该元素基态离子W+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；故答案为：29；1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。

⑵同周期从左到右第一电离能呈增大的趋势，第IIA族大于第IIIA族，第VA族大于第VIA族，因此元素X、Y和Z的第一电离能由大到小顺序为N＞O＞C；故答案为：N＞O＞C。

⑶Y2Z与XZ2具有相同的结构特征，其理由是Y2Z与XZ2两分子原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，具有相同的结构特征；故答案为：Y2Z与XZ2两分子原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，具有相同的结构特征。

⑷X、Y和Z均可形成多种氢化物，X的一种氢化物分子结构中σ键和π键数目之比3∶2的化学式为C2H2，其结构式H—C≡C—H；A、B分别是Y、Z的最简单氢化合物，即氨气和水，A的价层电子对数为，空间构型为三角锥形，其中Y原子的杂化轨道类型为sp3；W2+与A、B分子结合成配合离子[WA4B2]2+结构如图，由于水与铜离子形成的配位键比氨气与铜离子形成的配位键弱，因此该配合离子加热时首先失去的组分是B；故答案为：H—C≡C—H；三角锥形；sp3杂化；B。

⑸假定不同温度下元素W原子半径不变，且相邻最近原子间距为原子半径之和，前者铜原子个数为2个，后者铜原子个数为4个，设铜原子半径为r，前者晶胞参数为，后者晶胞参数为，则其体心立方堆积与面心立方堆积的两种晶体密度之比为；故答案为：。