Question

11．元素X 位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)為2．元素Y基態(tài)原子的3p 軌道上有4個(gè)電子．元素Z 的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍．
（1）X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示．
①在1個(gè)晶胞中，X離子的數(shù)目為4．
②該化合物的化學(xué)式為ZnS．若其晶胞邊長(zhǎng)為540.0pm，則密度為4.1g/cm³，X與最近的Y之間的距離為$\frac{270}{\sqrt{1-cos10{9}^{°}2{8}^{′}}}$pm
（2）在Y的氫化物（H₂Y）分子中，Y原子軌道的雜化類型是sp³．
（3）Y 與Z 可形成YZ₄^2-
①YZ₄^2-的空間構(gòu)型為正四面體（用文字描述）．
②寫出一種與YZ₄^2-互為等電子體的分子的化學(xué)式：CCl₄或SiCl₄．
（4）X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[X（NH₃）₄]Cl₂，1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為16N_A或16×6.02×10²³個(gè)．

Answer 1

分析 元素X位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，則內(nèi)層電子數(shù)=2+8+18=28，且最外層電子數(shù)為2，所以該原子有30個(gè)電子，則X為Zn元素；元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個(gè)電子，則Y是S元素；元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍，元素最外層電子數(shù)小于或等于8，所以Z是O元素，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：元素X位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，則內(nèi)層電子數(shù)=2+8+18=28，且最外層電子數(shù)為2，所以該原子有30個(gè)電子，則X為Zn元素；元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個(gè)電子，則Y是S元素；元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍，元素最外層電子數(shù)小于或等于8，所以Z是O元素，
（1）①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，黑球X處于頂點(diǎn)和面上，則黑球的個(gè)數(shù)為：$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，
故答案為：4；
②白球全部在晶胞內(nèi)部，該晶胞中含有白球個(gè)數(shù)是4，黑球處于頂點(diǎn)和面上，則黑球的個(gè)數(shù)為4，則二者形成的化合物為ZnS；該晶胞中含有4個(gè)ZnS，則其密度為：ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{4×\frac{65+32}{6.02×1{0}^{23}}g}{（540×1{0}^{-10}{cm）}^{3}}$=4.1g/（cm）³；
每個(gè)黑色小球連接4個(gè)白色小球，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，白球和黑球之間的夾角為109°28′，兩個(gè)白球之間的距離=270$\sqrt{2}$pm，設(shè)S^2-離子與Zn²⁺離子之間的距離為x，2x²-2x²cos109°28′=（270$\sqrt{2}$pm）²，
則：x=$\sqrt{\frac{（270\sqrt{2}pm）^{2}}{2（1-cos10{9}^{°}2{8}^{′}）}}$=$\frac{270}{\sqrt{1-cos10{9}^{°}2{8}^{′}}}$pm；
故答案為：ZnS；4.1g/cm³；$\frac{270}{\sqrt{1-cos10{9}^{°}2{8}^{′}}}$pm；
（2）H₂S分子中，S原子的價(jià)層電子數(shù)=$\frac{6+2}{2}$=4，所以S原子的軌道的雜化類型是sp³雜化，
故答案為：sp³；
（3）①SO₄^2-中S原子的價(jià)層電子數(shù)=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4，且沒有孤電子對(duì)，所以是正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：正四面體；
②YZ₄^2-為SO₄^2-，其含有的電子數(shù)為：16+4×8+2=50，與其等電子體的分子有：CCl₄、SiCl₄，
故答案為：CCl₄或SiCl₄；
（4）配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂中，鋅離子與氨分子之間有4個(gè)配位鍵，每個(gè)氨分子中有3個(gè)共價(jià)鍵，所以1mol該配合物中含有配位鍵的數(shù)目為：16N_A或16×6.02×10²³個(gè)，
故答案為：16N_A或16×6.02×10²³個(gè)．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的應(yīng)用及晶胞計(jì)算，題目難度較大，涉及原子雜化方式、離子的空間構(gòu)型、等電子體、晶胞計(jì)算等知識(shí)，元素推斷是解題的關(guān)鍵，注意掌握原子結(jié)構(gòu)與元素周期表、元素周期律的關(guān)系，明確晶胞計(jì)算的方法，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．