Question

【題目】前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數依次增大，已知：X原子的2p軌道為半充滿狀態；Y原子的L層有2個未成對電子；Z與Y位于同主族；W的+2價簡單離子核外電子層排布與Ar原子相同；R原子的d軌道上有3個空軌道。請回答下列問題：

（1）R原子的基態電子排布式為___________________。

（2）X、Y原子的第一電離能大小順序為______________。（用元素符號表示）

（3）X的常見單質分子結構中σ鍵數目為_____________。

（4）Z的最高價氧化物對應水化物的酸根離子空間構型為_____，中心原子的雜化軌道類型為________。

（5）某礦物晶體由Y、W、R三種元素組成，其晶胞結構如圖所示。則該礦物的化學式為_________，若已知該晶胞的邊長為a cm，則該晶胞的密度為_________g/cm3。（用含a、NA的代數式表示）

Answer 1

【答案】 [Ar]3d24s2 N>O 1 正四面體 sp3 CaTiO3 136/a3NA

【解析】試題分析：前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數依次增大，X原子的2p軌道為半充滿狀態，則X為N元素，Y原子的L層有2個未成對電子，則Y為O元素，W的+2價簡單離子核外電子層排布與Ar原子相同，則W為Ca元素，R原子的d軌道上有3個空軌道，則R為Ti，Z與Y位于同主族，則Z為S元素，據此解答。

解析：（1）R為Ti，原子的基態電子排布式為[Ar]3d24s2；
（2）X、Y分別為N和O，由于N原子2P軌道半充滿，第一電離能大于O的，即原子的第一電離能大小順序為N＞O；
（3）X為N元素，常見單質分子結構中σ鍵數目為1，π鍵數目為2；
（4）Z為S元素，最高價氧化物對應水化物的酸根離子為硫酸根離子，中心原子S電子對數為 4，雜化類型為sp3，沒有孤對電子，所以空間構型為正四面體；
（5）Y、W、R三種元素分別為O、Ca、Ti，O位于面心，數目為6× =3，Ca位于體心，數目為1，Ti位于頂點，數目為8× =1，故化學式為CaTiO3，已知該晶胞的邊長為a cm，則該晶胞的密度ρ= = 。