Question

X、Y、Z、Q、W為按原子序數(shù)由小到大排列的五種短周期元素，已知：
①X元素與Q處于同一主族，其原子價(jià)電子排布式都為ns²np²，且X原子半徑小于Q的．

I1	I2	I3	I4	…
496	4562	6912	9540	…

②Y元素是地殼中含量最多的元素；W元素的電負(fù)性略小于Y元素，在W原子的電子排布中，p軌道上只有1個(gè)未成對(duì)電子．
③Z元素的電離能數(shù)據(jù)見(jiàn)下表（kJ?mol^-1）：
請(qǐng)回答：
（1）XY₂分子空間構(gòu)型為

 

，X原子的軌道雜化方式為

 

；QX的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的相似，其中X原子的雜化方式為

 

，微粒間存在的作用力是

 

．
（2）晶體ZW的熔點(diǎn)比晶體XW₄明顯高的原因是

 

．
（3）氧化物MO的電子總數(shù)與QX的相等，則M為

 

（填元素符號(hào)）．MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)構(gòu)與ZW晶體相似．MO的熔點(diǎn)比CaO的高，其原因是

 

．
（4）ZW晶體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖．已知：ρ（ZW）=2.2g?cm^-3，N_A=6.02×10²³mol^-1，則ZW晶體中兩個(gè)最近的Z離子中心間的距離為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,晶體的類(lèi)型與物質(zhì)熔點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等的關(guān)系,晶胞的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：X、Y、Z、Q、W為按原子序數(shù)由小到大排列的五種短周期元素，x元素與Q處于同一主族，其原子價(jià)電子排布式都為ns²np²，則x和Q屬于第IVA族元素，所以X是C元素，Q是Si元素，Y元素是地殼中含量最多的元素，所以Y是O元素，w元素的電負(fù)性略小于Y元素，在W原子的電子排布中，P軌道上只有1個(gè)未成對(duì)電子，所以W是Cl元素，根據(jù)Z的電離能知，Z是第IA族元素，且Z的原子序數(shù)大于Y，所以Z是Na元素．
（1）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論來(lái)分析判斷；
（2）根據(jù)晶體類(lèi)型判斷熔點(diǎn)的高低；
（3）離子晶體的熔點(diǎn)由晶格能大小決定；
（4）ZW為NaCl，根據(jù)NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5 g?mol^-1及密度為2.2g?cm^-3，求得晶胞的體積，進(jìn)而求得棱邊長(zhǎng)，而兩個(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離等于晶胞面對(duì)角線的一半，據(jù)此答題．

解答： 解：X、Y、Z、Q、W為按原子序數(shù)由小到大排列的五種短周期元素，x元素與Q處于同一主族，其原子價(jià)電子排布式都為ns²np²，則x和Q屬于第IVA族元素，所以X是C元素，Q是Si元素，Y元素是地殼中含量最多的元素，所以Y是O元素，w元素的電負(fù)性略小于Y元素，在w原子的電子排布中，P軌道上只有1個(gè)未成對(duì)電子，所以W是Cl元素，根據(jù)Z的電離能知，Z是第IA族元素，且Z的原子序數(shù)大于Y，所以Z是Na元素，
（1）CO₂分子中碳原子價(jià)層電子數(shù)=2+

1

2

（4-2×2）=2，且沒(méi)有孤電子對(duì)，所以二氧化碳的分子空間構(gòu)型為直線型，C原子的雜化方式為sp，SiC的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的相似，每個(gè)碳原子含有4個(gè)C-Si鍵，所以C原子的雜化方式為sp³，碳原子和硅原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合，
故答案為：直線型；sp；sp³；共價(jià)鍵；
（2）一般來(lái)說(shuō)，離子晶體熔點(diǎn)高于分子晶體，氯化鈉是離子晶體，四氯化碳是分子晶體，所以晶體NaCl的熔點(diǎn)比晶體CCl₄明顯高，
故答案為：NaCl為離子晶體而CCl₄為分子晶體；
（3）氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等為20，則M是Mg元素，MgO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似，相同類(lèi)型的離子晶體中，晶格能與離子半徑成反比，晶格能越大其熔點(diǎn)越高，鎂離子半徑小于鈣離子半徑，所以氧化鎂的晶格能大，則MgO的熔點(diǎn)比CaO的高，
故答案為：Mg；Mg²⁺半徑比Ca²⁺小，MgO晶格能大；
（4）ZW為NaCl，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a，在NaCl晶胞中，含Cl^-4個(gè)；含Na4個(gè)，根據(jù)密度公式：ρ=

4M NA

a3

，可得a=

3	4M ρ?NA

，所以晶胞面對(duì)角線長(zhǎng)為

2

?

3	4M ρ?NA

，而兩個(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離等于晶胞面對(duì)角線的一半，所以?xún)蓚�(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離為

2

2

?

3	4M ρ?NA

=

2

2

×

3	4×58.5 2.2×6.0×10 23

=4.0×10^-8cm；
故答案為：4.0×10^-8cm．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，正確推斷元素是解本題關(guān)鍵，利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論分析分子空間構(gòu)型及雜化方式，為考試熱點(diǎn)，晶胞的有關(guān)計(jì)算為本題的難點(diǎn)．