Question

元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2．元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子．元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍．
（1）在Y的氢化物（H₂Y）分子中，Y原子轨道的杂化类型是

 

．
（2）Z的氢化物（H₂Z）在乙醇中的溶解度大于H₂Y，其原因是

 

．
（3）Y 与Z 可形成YZ₄^2-
①YZ₄^2-的空间构型为

 

（用文字描述）．
②写出一种与YZ₄^2-互为等电子体的分子的化学式：

 

．
（4）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X（NH₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有σ键的数目为

 

．
（5）X与Y所形成化合物晶体的晶胞如右图所示．
①在1个晶胞中，X离子的数目为

 

．
②该化合物的化学式为

 

．
③已知该化合物晶体的晶胞边长为a cm，阿伏伽德罗常数为N_Amol^-1，则该晶体密度为

 

g?cm^-3（列出表达式即可）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，则X原子核外电子数=2+8+18+2=30，则X原子序数为30，为Zn元素；
元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子，则Y为S元素；
元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍，最外层电子数不超过8个，如果是K层，不超过2个，则Z原子核外电子数是8，为O元素；
（1）Y的氢化物是H₂S，根据价层电子对互斥理论确定H₂S分子中S原子轨道的杂化类型；
（2）氢键能增大物质的溶解性；
（3）①根据价层电子对互斥理论确定SO₄^2-的空间构型；
②原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体；
（4）Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂，一个化学式[Zn（NH₃）₄]Cl₂中含有16个σ键
，据此计算1mol该配合物中含有σ键的数目；
（5）①利用均摊法计算该晶胞中X离子数目；
②利用均摊法计算该晶胞中X、Y离子数目，从而确定其化学式；
③ρ=

M NA ×4

V

．

解答： 解：元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，则X原子核外电子数=2+8+18+2=30，则X原子序数为30，为Zn元素；
元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子，则Y为S元素；
元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍，最外层电子数不超过8个，如果是K层，不超过2个，则Z原子核外电子数是8，为O元素；
（1）Y的氢化物是H₂S，硫化氢分子中S原子价层电子对个数是4，所以S原子采用sp³杂化，故答案为：sp³；
（2）Y的氢化物是H₂S，Z的氢化物是H₂O，H₂S和乙醇分子之间不能形成氢键，H₂O和乙醇分子之间能形成氢键，氢键的存在导致乙醇和水互溶，故答案为：水分子与乙醇分子之间形成氢键；
（3）①SO₄^2-的价层电子对个数=4+

1

2

×（6+2-4×2）=4，且不含孤电子对，所以空间构型为正四面体，故答案为：正四面体；
②SO₄^2-的原子个数是5、价电子数是32，与硫酸根离子互为得电子体的有CCl₄或SiCl₄等，故答案为：CCl₄或SiCl₄等；     
（4）Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂，一个化学式[Zn（NH₃）₄]Cl₂中含有16个σ键
，则1mol该配合物中含有σ键的数目16N_A，故答案为：16N_A；
（5）①该晶胞中X离子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，故答案为：4；    
②该晶胞中X离子数目为4，Y离子数目为4，则X、Y离子个数之比=4：4=1：1，则化学式为ZnS，故答案为：ZnS；     
③该晶胞的边长为acm，则体积为a³cm³，该物质的密度=

M NA ×4

V

=

(65+32)×4 NA

a3

g?cm^-3=

388

a3NA

g?cm^-3，
故答案为：

388

a3NA

．

点评：本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、化学式确定、原子杂化方式判断、配位键等知识点，熟练掌握基础知识并灵活运用基础知识解答问题是解本题关键，难点是晶胞、配位数的计算，题目难度中等．