Question

W、X、Y、Z(W、X、Y、Z分别代表元素符号)均为元素周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大，其中W、X、Y、Z为短周期元素，它们的单质在通常情况下均为无色气体。X元素的基态原子在同周期元素基态原子中含有的未成对电子数最多，Y元素的基态原子中s能级上的电子数等于p能级上的电子数，Z为金属元素，其基态原子是具有4s1结构的基态原子中质子数最多的原子，试回答下列问题：

（1）写出X的基态原子的价电子排布式_________________；

（2）比较X、Y两元素基态原子的第一电离能大小：X__________Y(填“>”、“<”或“=”)，理由是________；

（3）W、X两元素能写出一种常见气体M，每个M分子中含有10个电子，M分子中心原子的杂化方式为_________；WX两种元素还能写出一种常见阳离子N，每个N中也含有10个电子，但在N与M中所含化学键的键角大小不同，其原因是__________；

（4）Z²⁺可与M分子在谁溶液中形成[Z(M)₄]²⁺，其中M分子和Z²⁺通过__________-结合；

（5）单质Z的警报结构如图所示，已知两个最近的Z原子距离为a，Z的相对原子质量用M_r表示，则该晶体密度为_______________(只列计算式)。

Answer

（1）2s22p3；

（2）> ；N原子2p轨道为半充满，稳定，难失去一个电子；

（3）sp3杂化；M分子中中心原子有一对孤对电子对，对成键电子对的斥力大，键角小；

（4）配位键；（5）

【解析】

试题分析：W、X、Y、Z(W、X、Y、Z分别代表元素符号)均为元素周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大，其中W、X、Y为短周期元素，它们的单质在通常状况下均为无色气体；X元素的基态原子在同周期元素基态原子中含有的未成对电子数最多，则X的单质为氮气，X为N元素；Y元素的基态原子中s能级上的电子数等于p能级上的电子数，且Y的原子序数大于N元素，1s22s22p4或1s22s22p63s2，由于Y的单质为气体，则Y为O元素；X的原子序数小于N元素，且单质在常温下为气态、结合（3）能够形成化合物M，则X为H元素；Z为金属元素，其基态原子是具有4s1结构的基态原子中质子数最多的原子，则其核外电子排布式中的能层电子都已经排满，其基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1，则Z为Cu元素。

（1）X为N元素，其原子序数为7，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p3，故答案为：1s22s22p3 ；

（2）由于N原子2p能级为半满结构，该结构相对稳定，难以失去电子，所以N原子的第一电离能大于O原子，故答案为：＞；氮原子2p能级为半满结构，该结构相对稳定，难以失去电子；

（3）W、X两元素能形成一种常见气体M，每个M分子中含有l0个电子，则M为氨气，氨气分子中含有3个氮氢键和一对孤对电子，则氨气的中心原子N原子采用sp3杂化；W、X两种元素还能形成一种常见阳离子N，每个N中也含有10个电子，则N为铵根离子，由于两微粒虽中心原子杂化方式相同，但是由于氨分子存在一对孤对电子，其占据氮原子核外空间较大，对成键电子对排斥力强，所以使得氨分子中化学键的键角比铵根离子中的小，故答案为：sp3；两微粒虽中心原子杂化方式相同，但是由于氨分子存在一对孤对电子，其占据氮原子核外空间较大，对成键电子对排斥力强，所以使得氨分子中化学键的键角比铵根离子中的小；

（4）Cu2+可以与NH3形成配合物，其中NH3中N提供孤对电子，Cu2+提供空轨道，而形成配位键，故答案为：配位键；

（5）Z为Cu元素，在每个顶点和面上分别含有1个铜原子，根据均摊法，每个晶胞中铜原子个数为8×+×6=4，两个最近的Z原子距离为a，则晶胞的边长为a，则密度==，故答案为：。

【考点定位】考查位置结构性质的相互关系应用

【名师点晴】本题考查了位置、结构与性质关系的应用，正确推断各元素为解答关键，注意熟练掌握原子结构与元素周期表、元素周期律的关系，（3）为易错点，注意从氨气分子中的孤对电子对成键电子对的斥力角度分析，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力。