Question

11．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48．X是有机物主要组成元素．X的一种1：1型气态氢化物分子中既有σ键又有π键．Z是金属元素，Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子．
（1）X在该氢化物中以sp方式杂化．X和Y形成的化合物的熔点应该高于（填“高于”或“低于”）X氢化物的熔点．
（2）Y在周期表中位于第ⅡA族第四周期；Z⁴⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶．
（3）工业上利用ZO₂和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M（M可看作一种含氧酸盐）．经X射线分析，M晶体的最小重复单位为正方体（如图），边长为4.03×10^-10 m，顶点位置为Z⁴⁺所占，体心位置为Ba²⁺所占，所有棱心位置为O^2-所占．
①制备M的化学反应方程式是TiO₂+BaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BaTiO₃+CO₂↑（Z用元素符号表示）．
②在M晶体中，Ba²⁺的氧配位数（Ba²⁺周围等距且最近的O^2-的数目）为12．
③晶体M密度的计算式为ρ=$\frac{233g/mol}{（4.03×10{\;}^{-8}cm）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$（仅写出计算表达式，不用计算）．

Answer 1

分析 Z是金属元素，Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子，其价层电子排布应当是3d²4s²，所以Z为Ti元素，X的一种1：1型氢化物分子中既有σ键又有π键，应为H-C≡C-H，则X为C元素，X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48，则Y的原子序数为20，应为Ca元素，
（1）X的氢化物为H-C≡C-H，根据结构和成键特点判断杂化方式，根据不同类型晶体的性质判断熔点高低；
（2）Y为Ca元素，位于元素周期表中第ⅡA族第四周期，根据能量最低原理书写电子排布式；
（3）①根据晶胞确定该化合物的化学式，所以高温条件下，二氧化钛和碳酸钡反应生成BaTiO₃和CO₂；
②根据晶胞判断Ba²⁺的氧配位数；
③根据公式ρ=$\frac{M}{V{N}_{A}}$计算其密度．

解答 解：Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子，其价层电子排布应当是3d²4s²，所以Z为Ti元素，X的一种1：1型氢化物分子中既有σ键又有π键，应为H-C≡C-H，则X为C元素，X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48，则Y的原子序数为20，应为Ca元素，
（1）X的氢化物为H-C≡C-H，碳原子形成2个δ键，无孤电子对，所以碳为为sp杂化，X和Y形成的化合物是CaC₂，是离子化合物，形成离子晶体，而C₂H₂是共价化合物，形成分子晶体，所以，CaC₂的熔点高于C₂H₂，
故答案为：sp； 高于；
（2）Y为Ca元素，位于元素周期表中第ⅡA族第四周期，钛是22号元素，根据能量最低原理，钛离子的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案为：第ⅡA族第四周期；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（3）①M的晶胞中Z⁴⁺个数为8×$\frac{1}{8}$=1，O^2-个数=12×$\frac{1}{4}$=3，Ba²⁺个数=1，所以该化合物的化学式为：BaTiO₃；高温条件下，二氧化钛和碳酸钡反应生成BaTiO₃和CO₂，反应方程式为：TiO₂+BaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BaTiO₃+CO₂↑，
故答案为：TiO₂+BaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BaTiO₃+CO₂↑；
②根据晶胞结构可笑，Ba²⁺周围距离最近的氧离子数为12，故答案为：12；
③该立方体的棱长=1.4×10^-10 m×2+6.15×10^-11m×2=4.03×10^-10 m，体积=（4.03×10^-10 m）³，则ρ=$\frac{M}{V{N}_{A}}$=$\frac{233g/mol}{（4.03×10{\;}^{-8}cm）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$，
故答案为：$\frac{233g/mol}{（4.03×10{\;}^{-8}cm）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$．

点评 本题考查了杂化方式、离子结构示意图、价电子排布式、电子式的书写等知识点，难度不大，注意杂化方式的判断是高考的热点和学习的重点，会根据公式计算密度．