Question

【化学选修—物质结构与性质】

原子序数依次增大的U、V、W、X、Y是周期表中前30号元素。已知U的最外层电子数是其内层电子数的2倍，U与W形成的常见化合物之一是主要的温室气体；X与U同主族，其单质在同周期元素所形成的单质中熔点最高；Y原子M能层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个，请回答下列问题：

（1）V在周期表中的位置是___________，该主族元素的气态氢化物中，沸点最低的是________（填化学式）；

（2）根据等电子原理分析，VW₂⁺中V原子的轨道杂化类型是__________；

（3）五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的化合物在常温下是晶体，其晶体类型是__________；

（4）+1价气态基态阳离子再失去一个电子形成+2价气态基态阳离子所需要的能量称为第二电离能I₂，依次还有I₃、I₄、I₅…，推测X元素的电离能突增应出现在第_________电离能；
（5）U的一种相对分子质量为28的氢化物，其分子中σ键与π键的个数之比为_________；

（6）Y的基态原子有_________种形状不同的原子轨道；Y²⁺的价电子排布式为__________；如图_________（填“甲”“乙”或“丙”）表示的是Y晶体中微粒的堆积方式。
 

Answer

（1）第二周期第ⅤA族；PH3（2）sp（3）原子晶体

（4）五（5）5：1（6）3 3d9 丙

【解析】

试题分析：原子序数依次递增的U、V、W、X、Y是周期表中前30号元素．已知U的最外层电子数是其内层电子数的2倍，U原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则U为碳元素；U与W形成的常见化合物之一是主要的温室气体，则W为O元素；结合原子序数可知V为N元素；X与U同主族，其单质在同周期元素所形成的单质中熔点最高，则X为Si；Y原子M能层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个，其原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则Y为Cu；（1）V为N元素，在周期表中的位置是：第二周期第ⅤA族，该主族元素的气态氢化物中，沸点最低的是PH3；（2）VW2+为NO2+，NO2+与CO2为等电子体，根据等电子原理可知，N原子与C原子的杂化发生相同，CO2分子为直线型结构，C原子采取sp杂化，故NO2+中N原子为sp杂化；（3）五种元素中，电负性最大为O，最小的非金属元素为Si，二者形成的化合物为SiO2，其晶体是原子晶体；（4）Si元素原子1s22s22p63s23p2，第三能层4个电子能量相差不是很大，与第二能层的电子能量相差较大，故其电离能突增应出现在第五电离能；（5）C元素的一种相对分子质量为28的氢化物为C2H4，结构简式为CH2=CH2，含有4个C-H间、1个C=C双键，单键为σ键，双键含有1个σ键与1个π键，故其分子中σ键与π键的个数之比为 5：1； （6）Cu的基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，有3种形状不同的原子轨道；Cu2+的价电子排布式为3d9；Cu晶体属于面心立方最密堆积，为ABC排列方式，故图丙符合。

【考点定位】考查物质结构与性质的综合应用，涉及核外电子排布、等电子体、电离能、化学键、晶胞结构等。

【名师点晴】结合元素周期表准确推测元素是解题关键；原子序数依次递增的U、V、W、X、Y是周期表中前30号元素．已知U的最外层电子数是其内层电子数的2倍，U原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则U为碳元素；U与W形成的常见化合物之一是主要的温室气体，则W为O元素；结合原子序数可知V为N元素；X与U同主族，其单质在同周期元素所形成的单质中熔点最高，则X为Si；Y原子M能层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个，其原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则Y为Cu，据此进行解答。