Question

【化學-物質結構與性質】
已知a、b、x、y、z五種元素的原子序數依次增大，其中a原子的半徑是所有原子中半徑最小的，b原子中的電子有6種不同的運動狀態，y原子的L層有2對成對電子，z元素的電負性是前四周期中最小的．
（1）x、y兩種元素的第一電離能的大小為x

 

y（填“＞”、“＜”或“=”），用原子結構的知識解釋原因

 

；
（2）固體物質M的化學式為xa₅，它的所有原子最外層都符合相應的稀有氣體原子的最外電子層結構．則該化合物中a元素的化合價為

 

和

 

；該化合物中x原子的雜化方式為

 

；
（3）如果把晶胞頂點與最近三個面心所圍成的空隙叫做四面體空隙，z原子可作為容體摻入C₆₀ 晶體的空隙中，形成具有良好的超導性的摻雜C₆₀ 化合物．現把C₆₀抽象成質點，該晶體的晶胞結構如圖所示，若每個四面體空隙填入一個z元素的原子，則 z元素全部填滿C₆₀ 晶體的四面體空隙后，所形成的摻雜C₆₀ 化合物的化學式為

 

．

Answer 1

分析：a原子半徑最小，則a故為H；b電子有6種不同運動狀態，即有6個電子，則b為C；y原子L層有2對成對電子，原子序數大于碳元素，故L層共有6個電子，則y為O；結合原子序數可知x為N；z的電負性前四周期最小，電負性變化規律為同周期從左到右增大，同主族從上到下減小，故為z為K，據此解答．

解答：解：a原子半徑最小，則a故為H；b電子有6種不同運動狀態，即有6個電子，則b為C；y原子L層有2對成對電子，原子序數大于碳元素，故L層共有6個電子，則y為O；結合原子序數可知x為N；z的電負性前四周期最小，電負性變化規律為同周期從左到右增大，同主族從上到下減小，故為z為K，
（1）O原子的價電子排布為2s²2p⁴，N原子的價電子排布為2s²2p³，p軌道為半充滿比較穩定，比氧原子難以失去電子，故第一電離能N＞O，
故答案為：＞；O原子的價電子排布為2s²2p⁴，N原子的價電子排布為2s²2p³，p軌道為半充滿比較穩定，比氧原子難以失去電子．
（2）NH₅實際為NH₄H，屬于離子化合物，由NH₄⁺離子與H^-構成，故NH₄⁺、H^-中H元素化合價分別為+1、-1，NH₄⁺離子中N原子價層電子對數=4+

5-1-1×4

2

=4，故N原子采取sp³雜化，
故答案為：+1；-1；sp³；
（3）從圖可以看出，晶胞中C₆₀數目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞頂點與最近三個面心所圍成的空隙叫做四面體空隙，晶胞有8個頂點，則可以形成8個四面體空隙，即可以填充8個K，則K、C₆₀的數目之比=8：4=2：1，故填充K后所得化合物為K₂C₆₀，
故答案為：K₂C₆₀．

點評：本題考查物質結構與性質，推斷元素是解題關鍵，涉及元素周期律、晶胞計算、雜化軌道等，難度中等．