Question

【题目】已知X、Y、Z都是元素周期表中前四周期的元素，他们的原子序数依次增大，并且不在同一个周期。元素X的原子核外有8个运动状态不同的电子。元素Y基态原子的最外电子层没有空轨道，而且成对电子数是未成对电子数的2倍。元素Z基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。

(1)基态X原子的核外电子排布图（轨道表达式）为_________，X的氢化物在乙醇中的溶解度大于Y的氢化物，其原因是________________________。

(2)X与Y形成的固体YX3中存在(a)所示的三聚分子，该分子中Y原子的杂化轨道类型为_______。基态Y原子中，核外能级最高的原子轨道上，具有的电子数为______。

(3)X与Y还可以形成YX42-离子，YX42-的空间构型为_________，写出一种与YX42-互为等电子体的分子的化学式________。

(4)Z与Y的离子形成化合物晶体的晶胞如图(b)所示。在晶胞中，Z离子的配位数为_________，该化合物的化学式为______。

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

Answer 1

【答案】 水分子与乙醇分子之间形成氢键 sp3 4 正四面体 CCl4或SiCl4等 4 ZnS 16NA

【解析】

元素X的原子核外有8个运动状态不同的电子，则X是8号O元素；元素Y基态原子的最外电子层没有空轨道，而且成对电子数是未成对电子数的2倍，则Y是S元素；元素Z基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，Z是Zn元素。据此分析解答。

根据上述分析可知X是O元素，Y是S元素，Z是Zn元素。

(1)根据原子构造原理，结合泡利不相容原理和可知基态O原子的核外电子排布图为；由于O原子半径小，元素的非金属性强，H2O中的共价键的共用电子对偏向O原子一方，使H几乎成为裸露的质子，因此导致水分子与乙醇分子之间形成氢键，增加了分子之间的吸引力，因此水容易溶于乙醇，而H2S分子与乙醇分子之间没有氢键的存在，在乙醇在溶解度很小；

(2)S原子与O原子形成三聚分子，每个S原子与4个O原子形成共价键，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知SO3中S原子杂化轨道类型为sp3杂化；基态Y原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p4，可见其能级最高的原子轨道是3p轨道，该轨道上具有的电子数为4个；

(3)X与Y还可以形成SO42-离子，在SO42-离子中S原子的价层电子对数为：4+=4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知SO42-离子的空间构型为正四面体，根据等电子体的含义可知与SO42-互为等电子体的分子的化学式可能为CCl4或SiCl4等；

(4)根据S与Zn的离子形成化合物晶体的晶胞结构可知：在晶胞中，Z离子的配位数为4，在一个晶胞中含有Zn：，含有S原子数为4，Zn：S=1：1，所以该化合物的化学式为ZnS；

(5)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2中，在一个配位体中含有3个σ键，四个配位体共含有4×3=12个，还有NH3中的N原子与Zn2+形成的四个配位键也属于σ键，因此1个[Zn(NH3)4]Cl2中含有的σ键为12+4=16个，则1mol该配合物中含有σ键的数目为16NA。