Question

原子序数依次增大的X、Y、Z、Q、E五种元素中，X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，Q原子核外的M层中只有两对成对电子，E元素原子序数为29。

用元素符号或化学式回答下列问题：

(1)Y在周期表中的位置为__________________。

(2)已知YZ₂⁺与XO₂互为等电子体，则1mol YZ₂⁺中含有π键数目为___________。

(3)X、Z与氢元素可形成化合物XH₂Z，XH₂Z分子中X的杂化方式为_________________。

(4)E原子的核外电子排布式为__________；E有可变价态，它的某价态的离子与Z的阴离子形成晶体的晶胞如图所示，该价态的化学式为____________。

(5)氧元素和钠元素能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示（立方体晶胞），晶体的密度为ρg··cm^-3，列式计算晶胞的边长为a=______________cm（要求列代数式）。

Answer

第二周期 第VA族 2NA或1.204×1024 sp2杂化 1s22s22p63s13p23d63d104s1或[Ar]3d104s1 Cu2O

【解析】X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，则X为C，Z是地壳中含有最高的元素，即Z为O，，因为原子序数依次增大，则Y为N，Q原子核外的M层中只有两对成对电子，即Q为S，E的原子序数为29，则E为Cu，（1）考查元素在元素周期表中的位置，Y是N，位于第二周期VA族；（2）考查等电子体和π键判断，YZ2＋为NO2＋，与CO2互为等电子体，等电子体的结构相似，CO2的结构式为O=C=O，因此1molNO2＋中含有π键的数目为2NA个；（3）考查杂化类型，形成的化合物是HCHO，其中碳原子是sp2杂化；（4）考查核外电子排布式，通过晶胞的结构确定化学式，Cu位于第四周期IB族，核外电子排布式为1s22s22p63s13p23d63d104s1或[Ar]3d104s1 ；O原子位于顶点和体心，个数为8×1/8＋1=2，Cu全部位于体心，因此化学式为Cu2O；（5）考查晶胞的计算，核外电子排布相同时，半径随着原子序数增大而减小，即氧元素位于顶点和面心，个数为8×1/8＋6×1/2=4，Na元素位于晶胞内，有8个，因此化学式为Na2O，晶胞的质量为4×62/NAg，晶胞的体积为a3cm3，根据密度的定义，有ρ=4×62/（NA×a3），即边长为cm。

点睛：本题难点是晶胞边长的计算，首先根据晶胞的结构确认化学式，氧元素位于顶点和面心，个数为8×1/8＋6×1/2=4，Na元素位于晶胞内，有8个，因此化学式为Na2O，然后根据n=N/NA，确认氧化钠的物质的量，再求出氧化钠的质量，最后利用密度的定义求出边长。