Question

已知X、Y、Z、R都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。X是空气中含量最高的元素，Z基态原子核外K、L、M三层电子数之比为1：4：2，R基态原子的3d原子轨道上的电子数是4s原子轨道上的4倍，Y基态原子的最外层电子数等于Z、R基态原子的最外层电子数之和。(提示：答题时，X、Y、Z、R用所对应的元素符号表示)

(1)X元素在周期表中的位置_______________(周期和族)，Y元素属于_______________区元素；

(2)基态Z原子所占的最高能级的轨道是_______________形，基态R原子含有_______________种运动状态不同的电子；

(3)化合物Z₃X₄熔点高达1900℃以上，硬度很大。该物质的晶体类型是_______________；

(4)Y、Z形成的某晶体其晶胞结构如下图所示，则该化合物的化学式为_______________；

(5)R元素能形成化学式为[R(NH₃)₄(H₂O)₂]Cl₂的配合物，该配合物所含的化学键种类有_______________，

a.离子键b.非极性共价键c氢键d.配位键

该配合物的配位体是_______________，1mol[R(NH₃)₄(H₂O)₂]Cl₂中含有σ建的数目为_______________；

(6)R元素通常形成面心立方最密堆积的晶体，其模型结构如下图，该晶体的空间利用率为_______________(用含计π算式表示)。

。

Answer

第二周期第ⅤA族 p 纺锤或哑铃 28 原子晶体 SiO2 ad NH3、H2O 22NA ×100%

【解析】

X、Y、Z、R都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。X是空气中含量最高的元素，是N；Z基态原子核外K、L、M三层电子数之比为1：4：2，Z是Si，R基态原子的3d原子轨道上的电子数是4s原子轨道上的4倍，R为Ni，Y基态原子的最外层电子数等于Z、R基态原子的最外层电子数之和，Y是O，X、Y、Z、R分别为N、O、Si、Ni；据此分析。

(1)X元素是N，原子共有两层电子，最外层电子数为5，在周期表中的位置第二周期第ⅤA族，Y元素是氧，最后填充的电子在p层，属于p区元素；

(2) Z原子是硅，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，基态Z原子所占的最高能级的轨道是p轨道，轨道形状为纺锤或哑铃形，基态R是Ni原子，原子序数为28，核外有28个电子，每个电子的运动状态都不同，含有28种运动状态不同的电子；

(3)化合物Si3N4熔点高达1900℃以上，硬度很大，符合原子晶体的特征，该物质的晶体类型是原子晶体；

(4)Y、Z形成的某晶体其晶胞结构如图所示，硅原子位于8个顶点，6个面心，4个体心，硅原子数为，氧原子全部位于体心，个数为16，硅原子和氧原子的个数比为2：1，则该化合物的化学式为SiO2；

(5)Ni元素能形成化学式为[Ni (NH3)4(H2O)2]Cl2的配合物，金属镍离子和氯离子之间形成离子键，配合物中镍离子提供空轨道，NH3和H2O提供孤对电子，该配合物所含的化学键种类有离子键和配位键；配位体是NH3和H2O，该离子中镍离子和氮原子形成4个σ键，和两个氧原子形成2个σ键，一个氨分子中存在3个σ键，共有4个氨分子，一个水分子中存在2个σ键，1mol[Ni (NH3)4(H2O)2]Cl2中含有σ键的数目为22NA；

(6)镍元素通常形成面心立方最密堆积的晶体，镍原子的个数为：，晶胞边长a与镍原子半径r的关系为，即a=，所以空间利用率为×100%=×100%。