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下图所示，请回答下列问题(用Q、W、X、Y、Z所对应的元素符号作答)：

（1）基态Y原子核外共有___种运动状态不相同的电子。若用n表示能层，则与Y元素同族的元素的基态原子的价电子排布式为_________________。

（2）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___________。该化合物常温下呈液态，其沸点高于Y₂沸点的原因为___________。

（3）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______________。

（4）XW₃存在孤电子对，可形成[Q(XW₃)₄]²⁺离子，该离子中不存在_____________(填序号)。

A.极性共价键        B.非极性共价键        C.配位键        D.σ键        E.π键

（5）Q与X形成的一种二元化合物的立方晶胞结构如图所示：

①Q原子周围距其距离最近的Q原子的数目为_______。

②该二元化合物的化学式为___________________。

（6）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

8 ns2np4 sp3 N2H4与O2均为分子晶体且相对分子质量相同，但N2H4分子之间存在氢键，故其沸点较高 直线 BE 8 Cu3N

【解析】

同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势。由于 N 原子为 1s22s22p3达到半满结构，相对较稳定，所以第一电离能会有所增大，根据W、X、Y、Z第一电离能变化规律可知，W为H元素、X为N元素、Y为O元素、Z为S元素，第四周期元素Q位于ds区，最外层电子半充满，价电子排布式为3d104s1，则Q为Cu，据此分析。

（1）Y为O元素，基态O原子有8个电子，所以有8种运动状态不相同的电子；O元素的基态原子的价电子排布式为2s22p4，若用n表示能层，则与Y元素同族的元素的基态原子的价电子排布式为ns2np4；

（2）X、W组成的一种二元化合物N2H4常用作火箭燃料，N2H4分子中氮原子的价层电子对=3+1=4，含有一个孤电子对，N原子轨道的杂化类型是sp3；

N2H4与O2均为分子晶体且相对分子质量相同，但N2H4分子之间存在氢键，故其沸点较高；

（3）X2Y为N2O，曾被用作麻醉剂，已知N2O与CO2互为等电子体，等电子体的结构相似，已知CO2为直线形的分子，所以N2O的空间构型为直线形；

（4）[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与NH3之间的化学键为配位键，N-H为极性共价键，不存在非极性共价键和π键；

答案选BE；

（5）①由晶胞结构可知，Cu在晶胞的棱上，Cu原子周围距其距离最近的Cu原子在晶胞同面的棱上，数目为8；

②根据晶胞结构可知，Cu在晶胞的棱上，该晶胞中Cu的个数为12=3，N在晶胞的顶点上，该晶胞中N的个数为8=1，该二元化合物的化学式为Cu3N；

（6）Cu晶体的粒子堆积方式为面心立方最密堆积，该晶胞中Cu原子个数=,其晶胞体积V= a3cm3，其密度=g/cm3=g/cm3；

根据晶胞结构可知，4r=a，解得a= 2r，

则晶胞立方体的体积为a3=(2r)3，

晶胞中4个金属原子的体积为4，

所以此晶胞中原子空间占有率是=。