Question

选修：物质结构与性质分前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大，已知：X原子的2p轨道为半充满状态；Y原子的L层有2个未成对电子；Z与Y位于同主族；W的+2价简单离子核外电子层排布与氩原子相同；R原子的d轨道上有3个空轨道。请回答下列问题：

（1）X原子的电子排布图为           ，R基态原子的价层电子排布式为                       。

（2）X、Y原子的第一电离能大小顺序为           (用元素符号表示)。

（3）1 mol X的常见单质分子结构中σ键数目为                       。

（4）Z的最高价氧化物对应水化物的酸根离子空间构型为           ，中心原子的杂化轨道类型为               。

（5）WY的晶体类型是           ，Y的氢化物的沸点高于Z的氢化物的沸点，原因是           。

（6）某矿物晶体由Y、W、R三种元素组成，其晶胞结构如图所示。

则该矿物的化学式为              ，若已知该晶胞的边长为acm，则该晶胞的密度为            g·cm^-3。(用含a、N_A的代数式表示)。

Answer

（1）；3d24s2；

（2）N＞O；

（3）6.02×1023；

（4）正四面体；sp3；

（5）离子晶体；水分子间存在氢键；

（6）CaTiO3；。

【解析】试题分析：前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大，X原子的2p轨道为半充满状态，则X为N元素，Z与Y位于同主族，Y原子的L层有2个未成对电子，则Y为O元素，Z为S元素；W的+2价简单离子核外电子层排布与Ar原子相同，则W为Ca元素，R原子的d轨道上有3个空轨道，外围电子排布为3d24s2，则R为Ti．

（1）氮原子的电子排布图为；钛原子的价层电子排布式为3d24s2，故答案为：；3d24s2；

（2）X、Y分别为N和O，由于N原子2P轨道半充满，第一电离能大于O的，即原子的第一电离能大小顺序为N＞O，故答案为：N＞O；

（3）X为N元素，常见单质分子中N原子之间形成N≡N三键，三键含有1个σ键，2个π键，1mol氮气含有6.02×1023个σ键，故答案为：6.02×1023；

（4）Z为S元素，最高价氧化物对应水化物的酸根离子为SO42-，中心原子S电子对数为4+×（6+2−2×4）=4，孤电子对数为0，SO42-的空间构型为正四面体，S原子杂化数目为4，其杂化类型为sp3，故答案为：正四面体；sp3；

（5）CaO为离子晶体，H2O的沸点高于H2S的沸点，原因是水分子间存在氢键，故答案为：离子晶体；水分子间存在氢键；

（6）Y、W、R三种元素分别为O、Ca、Ti，O位于面心，O原子数目为6×=3，Ca位于体心，Ca原子数目为1，Ti位于顶点，Ti原子数目为8×=1，故化学式为CaTiO3，晶胞质量为g，该晶胞的边长为a cm，则该晶胞的密度ρ=g÷（a cm）3=g/cm3，故答案为：CaTiO3；。

【考点定位】考查位置结构性质的相互关系应用；晶胞的计算

【名师点晴】本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化方式、空间构型、化学键、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础。杂化类型的判断：中心原子电子对计算公式：电子对数n=（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数）。注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。根据构造原理书写核外电子排布式：①能量最低原理：原子核外电子先占有能量较低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道；②泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳 2个自旋状态 相反的电子；③洪特规则：在等价轨道（相同电子层、电子亚层上的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。