Question

14．現有X、Y、Z、W原子序數依次增大的四種元素，常溫下X元素單質的密度在自然界中最小，Y是短周期元素中未成對電子數與原子序數之比最大的原子，Z元素基態原子的核外電子排布式中，s亞層電子總數與p亞層電子總數相等，且Y與Z可形成多種氣態化合物，W是常見的有色可變價金屬單質，常溫下可溶于Y的最高價氧化物水化物中，其基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為1．
（1）Y與W所形成化合物晶體的晶胞如圖所示．代表Y○代表W在1個晶胞中，W離子的數目為3．
（2）Y與Z元素相比，基態原子的第一電離能誰大？氮（用元素名稱回答）
（3）Y與Z可形成化合物Y₂Z．
①請寫出一種與Y₂Z互為等電子體的分子的化學式CO₂．
②請預測Y₂Z分子的空間構型為直線形．
（4）X的氯化物與Y元素的氣態氫化物的水溶液反應可形成配合物[W（YX₃）₄]Cl₂，1mol該配合物中含有σ鍵的數目為16N_A或16×6.02×10²³個．

Answer 1

分析 常溫下X元素單質的密度在自然界中最小，是H，Y是短周期元素中未成對電子數與原子序數之比最大的原子，是N元素；Z元素基態原子的核外電子排布式中，s亞層電子總數與p亞層電子總數相等是1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，但Y與Z可形成多種氣態化合物，因此是O元素；W的基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為1，是Cu，據此進行答題．

解答 解：常溫下X元素單質的密度在自然界中最小，是H，Y是短周期元素中未成對電子數與原子序數之比最大的原子，是N，Z元素基態原子的核外電子排布式中，s亞層電子總數與p亞層電子總數相等是1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，但Y與Z可形成多種氣態化合物，因此是O，W的基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為1，是Cu，
（1）根據晶胞結構，利用均攤法可知N：8×$\frac{1}{8}$=1，Cu：12×$\frac{1}{4}$=3，
故答案為：3；
（2）N原子的2p能級處于半充滿狀態，而原子處于半充滿、全充滿、全空是穩定結構，因此第一電離能N＞O，
故答案為：N；
（3）①與N₂O互為等電子體的分子的化學式為CO₂，
故答案為：CO₂；
②互為等電子體的物質的結構相似，因此②N₂O的空間構型為直線形
故答案為：直線形；
（4）Cu（NH₃）₄Cl₂分子中的1個NH₃含4個σ鍵，4個NH₃含12個σ鍵，4個NH₃與Cu²⁺形成4個配位鍵，因此共含16個σ鍵，所以1mol該配合物中含有σ鍵的數目為16N_A或16×6.02×10²³個，
故答案為：16N_A或16×6.02×10²³．

點評 本題考查結構性質位置關系應用，題目難度中等，試題涉及晶胞結構、氫鍵、分子結構與性質、雜化軌道、等電子體、化學鍵等知識，正確推斷各元素為解答關鍵，注意掌握原子結構與元素周期表、元素周期律的關系．