Question

X、Y、Z、R、W、M五種元素分別位于周期表中四個緊鄰的周期，原子序數(shù)依次增大，其它相關信息如下列兩表所示：

元素	相關信息
X	X原子的價電子構型為nsn
Y	Y與R位于同主族
Z	Z是除稀有氣體外第一電離能最大的元素
W	W的單質(zhì)是人們將太陽能轉換為電能的常用材料
M	M是人們生活中最常用的金屬

	I1	I2	I3	I4	I5
R的電離能/kJ?mol-1	584	1823	2751	11584	14837

請回答下列問題：
（1）X^-的電子排布圖

 

．
（2）化合物YZ₃的中心原子Y的雜化類型為

 

雜化，則YZ₃的空間結構為

 

．
（3）D與Z同主族且相鄰，D和R形成的化合物的化學式（或分子式）為R₂D₆，熔點：190℃．判斷該化合物的晶體屬于

 

晶體．
（4）1mol W單質(zhì)晶體中含有W-W鍵的數(shù)目為

 

（N_A為阿伏加德羅常數(shù)）．W與同主族上一周期元素形成的化合物E與W晶體結構相似，則化合物E與W晶體的熔點E

 

W（填“＞”、“＜”或“=”），試解釋其原因

 

．
（5）M原子的價電子排布式為

 

；已知：M單質(zhì)的密度為ρ g?c m^-3，右圖是該單質(zhì)的晶胞結構圖，該晶胞中最近的兩個M原子之間的距離為

 

cm（只要求列算式，不必計算出數(shù)值．阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，M的相對原子質(zhì)量為a．）

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,位置結構性質(zhì)的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結構

分析：X、Y、Z、R、W、M五種元素分別位于周期表中四個緊鄰的周期，原子序數(shù)依次增大，
Z是除稀有氣體外第一電離能最大的元素，則Z是F元素；
W的單質(zhì)是人們將太陽能轉換為電能的常用材料，則W為Si元素；
M是人們生活中最常用的金屬且原子序數(shù)大于W，所以M是Fe元素；
根據(jù)R電離能大小知，R元素位于第IIIA族，且R原子序數(shù)大于F而小于Si，所以R是Al元素；
Y和R位于同一主族，且原子序數(shù)小于Al，所以Y為B元素；
X原子的價電子構型為nsⁿ，且這幾種元素位于相鄰的前四個周期，所以X位于第一周期，為H元素；
（1）X_^為H元素，其原子核外有1個電子，據(jù)此書寫H原子電子排布圖；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定中心原子雜化方式及分子空間構型；
（3）分子晶體熔點較低；
（4）一個Si原子連接4個Si原子，所以每個硅原子占有2個Si-Si鍵，據(jù)此計算1molSi中Si-Si鍵數(shù)目；
原子晶體熔沸點與其鍵長成反比，與鍵能成正比；
（5）M為Fe元素，F(xiàn)e原子3d、4s能級上電子為其價電子，根據(jù)構造原理書寫M原子的價電子排布式；
該晶胞中最近的兩個M原子之間的距離為中心原子和頂點原子距離，其中心原子到頂點距離為晶胞邊長的

3

2

．

解答： 解：X、Y、Z、R、W、M五種元素分別位于周期表中四個緊鄰的周期，原子序數(shù)依次增大，
Z是除稀有氣體外第一電離能最大的元素，則Z是F元素；
W的單質(zhì)是人們將太陽能轉換為電能的常用材料，則W為Si元素；
M是人們生活中最常用的金屬且原子序數(shù)大于W，所以M是Fe元素；
根據(jù)R電離能大小知，R元素位于第IIIA族，且R原子序數(shù)大于F而小于Si，所以R是Al元素；
Y和R位于同一主族，且原子序數(shù)小于Al，所以Y為B元素；
X原子的價電子構型為nsⁿ，且這幾種元素位于相鄰的前四個周期，所以X位于第一周期，為H元素；
（1）X_^為H元素，其原子核外有1個電子，其電子排布圖為，故答案為：；
（2）化合物BF₃的中心原子B的價層電子對個數(shù)=3且不含孤電子對，所以B原子的雜化類型為sp²雜化，則BF₃的空間結構為平面三角形，故答案為：sp²；平面三角形；
（3）Z為F元素，D與Z同主族且相鄰，則D為Cl元素，D和R形成的化合物的化學式（或分子式）為Al₂Cl₆，熔點：190℃，所以晶體Al₂Cl₆為分子晶體，故答案為：分子；
（4）一個Si原子連接4個Si原子，所以每個硅原子占有2個Si-Si鍵，則1molSi中Si-Si鍵數(shù)目為2N_A；
C的原子半徑小于Si，吸引電子能力大于Si，Si和C生成SiC，C-Si鍵鍵長小于Si-Si鍵，鍵能C-Si鍵大于Si-Si，所以SiC的熔點高于晶體硅，
故答案為：2N_A；＞；C的原子半徑小于Si，吸引電子能力大于Si，因而鍵長C-Si鍵小于Si-Si鍵，而鍵能C-Si鍵大于Si-Si，所以SiC的熔點高于晶體硅；
（5）M為Fe元素，F(xiàn)e原子3d、4s能級上電子為其價電子，根據(jù)構造原理知M原子的價電子排布式為3d⁶4s²；
該晶胞中最近的兩個M原子之間的距離為中心原子和頂點原子距離，其中心原子到頂點距離為晶胞邊長的

3

2

，該晶胞中原子個數(shù)=1+8×

1

8

=2，設晶胞的邊長為x，則晶胞體積為x³，其密度ρ=

M NA ×2

V

，所以V=

27 NA ×2

ρ

a NA ×2

ρ

cm³=

2a

ρNA

cm³，則中心原子到頂點距離=

3

2

×

3	2a ρNA

cm，故答案為：3d⁶4s²； 

3

2

×

3	2a ρNA

．

點評：本題涉及晶體類型判斷、晶胞計算、原子雜化方式判斷、分子空間構型判斷等知識點，根據(jù)價層電子對互斥理論、晶胞計算公式等知識點分析解答即可，同時考查學生空間想象能力、數(shù)學運算能力等，題目難度中等．