Question

【題目】[選修3——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)] 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）在Y的最高價(jià)氧化物分子中，Y原子軌道的雜化類型是_______________。

（2）Z的氫化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是_______________________；Z的氫化物在固態(tài)時(shí)的密度比在液態(tài)時(shí)還小，其原因是_________

（3）Y與Z可形成YZ42－。

①YZ42－的空間構(gòu)型為________________(用文字描述)。

②寫出一種與YZ42－互為等電子體的分子的化學(xué)式：_________________。

（4）X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol該配合物中含有σ鍵的

數(shù)目為_______。

（5）X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所：

①在該晶體中，X離子的配位數(shù)為__________，與Y距離最近且距離相等的Y原子的數(shù)目為________。

②該晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，該晶體的密度為__________________ g·cm-3。

Answer 1

【答案】sp2 水分子與乙醇分子之間形成氫鍵 在固態(tài)時(shí)水分子間主要以氫鍵結(jié)合，而氫鍵具有方向性，使水結(jié)成冰時(shí)體積膨脹，密度減小 正四面體 CCl4 16NA 4 12 388/ NA·a3（提示：晶胞中含有4個(gè)XY）

【解析】

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，且最外層電子數(shù)為2，則X原子核外電子數(shù)=2+8+18+2=30，則X原子序數(shù)為30，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為S元素；元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍，最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)，如果是K層，不超過(guò)2個(gè)，則Z原子核外電子數(shù)是8，為O元素；

(1)Y為S元素，最高正價(jià)為+6價(jià)，其氧化物為SO3，S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)；

(2)氫鍵能增大物質(zhì)的溶解性；氫鍵具有方向性；

(3)①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定SO42-的空間構(gòu)型；

②原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微粒為等電子體；

(4)Zn的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，一個(gè)化學(xué)式[Zn(NH3)4]Cl2中含有16個(gè)σ鍵，據(jù)此計(jì)算1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目；

(5)晶胞為ZnS，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)確定S2-的配位數(shù)，以頂點(diǎn)的Zn2+為例，與之距離最近的Zn2+位于面心；利用均攤法計(jì)算該晶胞中S2-、Zn2+離子數(shù)目，從而確定其化學(xué)式；再結(jié)合ρ=。

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，則X原子核外電子數(shù)=2+8+18+2=30，則X原子序數(shù)為30，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為S元素；元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍，最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)，如果是K層，不超過(guò)2個(gè)，則Z原子核外電子數(shù)是8，為O元素；

(1)Y為S元素，最高正價(jià)為+6價(jià)，其氧化物為SO3，S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)，即=3+=3，故S原子軌道雜化類型為sp2雜化；

(2)Y的氫化物是H2S，Z的氫化物是H2O，H2S和乙醇分子之間不能形成氫鍵，H2O和乙醇分子之間能形成氫鍵，氫鍵的存在導(dǎo)致乙醇和水互溶；由于水在固態(tài)時(shí)水分子間主要以氫鍵結(jié)合，而氫鍵具有方向性，使水結(jié)成冰時(shí)體積膨脹，密度減小。導(dǎo)致固態(tài)H2O的密度比其液態(tài)時(shí)��；

(3)①SO42-的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4+×(6+2-4×2)=4，且不含孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型為正四面體；

②SO42-的原子個(gè)數(shù)是5、價(jià)電子數(shù)是32，與硫酸根離子互為得電子體的有CCl4或SiCl4等；

(4)Zn的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，一個(gè)化學(xué)式[Zn(NH3)4]Cl2中含有16個(gè)σ鍵，則1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目16NA；

(5)①由晶胞的結(jié)構(gòu)可知，距離S2-最近的鋅離子有4個(gè)，即S2-的配位數(shù)為4；晶胞中以頂點(diǎn)的Zn2+為例，與之距離最近的Zn2+位于面心，一個(gè)晶胞中共有3個(gè)，根據(jù)晶體的堆積方式可知，一個(gè)Zn2+被8個(gè)晶胞共用，且一個(gè)晶胞中距離最短的連線被兩個(gè)晶胞共用，故符合條件的Zn2+共有=12個(gè)；晶胞中S2-數(shù)目=8×+6×=4，Zn2+數(shù)目為4，即晶胞中含有4個(gè)ZnS，晶胞的質(zhì)量為g，該晶胞的邊長(zhǎng)為acm，則體積為a3cm3，該物質(zhì)的密度== g·cm-3。