Question

2．已知X、Y、Z、Q為短周期非金屬元素，R是長周期元素，X原子的電子占據2個電子層且原子中成對電子數是未成對電子數的2倍；Y的基態原子有7種不同運動狀態的電子；Z元素在地殼中含量最多；Q是電負性最大的元素；R⁺離子只有三個電子層且完全充滿電子．
回答下列問題：（答題時，X、Y、Z、Q、R用所對應的元素符號表示）
（1）X元素為C，X、Y、Z中第一電離能最大的是N．
（2）已知Y₂Q₂分子存在如圖所示的兩種結構（球棍模型，短線不一定代表單鍵）：

該分子中Y原子的雜化方式是sp²．
（3）X與Y元素可以形成一種超硬新材料，其晶體部分結構如下圖所示，有關該晶體的說法正確的是
BCD（填寫字母序號）．
A．該晶體屬于分子晶體
B．此晶體的硬度比金剛石還大
C．晶體的化學式是X₃Y₄
D．晶體熔化時破壞共價鍵
（4）有一種AB型分子與Y單質分子互為等電子體，它是一種常用的還原劑，其化學式為CO．
（5）R的基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹（2分）），R與Z形成的某離子晶體的晶胞結構如下圖，則該晶體的化學式為Cu₂O，該晶體的密度為a g•cm^-3，則晶胞的體積是$\frac{288}{aNA}$cm³（用含a、N_A的代數式表示）．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q為短周期非金屬元素，R是長周期元素．X原子的電子占據2個電子層且原子中成對電子數是未成對電子數的2倍，核外電子排布為1s²2s²2p²，則X為C元素；Y的基態原子有7種不同運動狀態的電子，則Y為N元素；Z元素在地殼中含量最多，則Z為O元素；Q是電負性最大的元素，則Q為F元素；R⁺離子只有三個電子層且完全充滿電子，離子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，則R為Cu元素，據此進行解答．

解答 解：X、Y、Z、Q為短周期非金屬元素，R是長周期元素．X原子的電子占據2個電子層且原子中成對電子數是未成對電子數的2倍，核外電子排布為1s²2s²2p²，則X為C元素；Y的基態原子有7種不同運動狀態的電子，則Y為N元素；Z元素在地殼中含量最多，則Z為O元素；Q是電負性最大的元素，則Q為F元素；R⁺離子只有三個電子層且完全充滿電子，離子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，則R為Cu元素，
（1）由上述分析可知，R為Cu元素，同周期元素從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，由于N的2p軌道電子為半充滿狀態，難以失去電子，第一電離能大于O，所以第一電離能從大到小的順序為：N＞O＞C，
故答案為：Cu；N；
（2）Y₂Q₂為N₂F₂，有如圖2種結構，N原子之間形成N═N雙鍵，N與F原子之間形成N-F單鍵，雜化軌道數=σ鍵數+孤對電子對數，該分子中N原子的雜化軌道數=2+1=3，所以N原子雜化方式是sp²雜化，
故答案為：sp²；
（3）A．X與Y元素可以形成一種超硬新材料，不可能是分子晶體，由晶體部分結構可知，該晶體為原子晶體，故A錯誤；
B．C-N鍵鍵長比C-C鍵長短，C-N鍵鍵能大，所以晶體的硬度比金剛石還大，故B正確；
C．結構中每個X原子周圍有4個Y原子，每個Y原子周圍有3個X原子，所以該晶體化學式為X₃Y₄，即為C₃N₄，故C正確；
D．該晶體為原子晶體，晶體熔化時共價鍵被破壞，沒有克服范德華力和氫鍵，故D正確；
故答案為：BCD；
（4）有一種AB型分子與N₂分子互為等電子體，它是一種常用的還原劑，其化學式為CO，
故答案為：CO；
（5）R為Cu元素，核外有29個電子，其基態原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
晶胞中Cu原子數目=4、O原子數目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，故該晶體的化學式為Cu₂O，晶胞質量=2×$\frac{144}{{N}_{A}}$g，該晶體的密度為ag•cm^-3，則晶胞的體積=$\frac{2×\frac{144}{{N}_{A}g}}{ag•c{m}^{-3}}$=$\frac{288}{a•{N}_{A}}$cm³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Cu₂O；$\frac{288}{a•{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質結構與性質，題目難度中等，涉及元素推斷、核外電子排布、電離能、化學鍵、晶體結構與性質、晶胞計算等，考查學生對信息的理解和知識綜合應用的能力，注意利用均攤法進行晶胞計算．