Question

【题目】已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48。X的一种1∶1型氢化物分子中既有σ键又有π键。Z是金属元素，Z的单质和化合物有广泛的用途。已知Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子。工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M(M可看做一种含氧酸盐)。M有显著的“压电性能”，应用于超声波的发生装置。经X射线分析，M晶体的最小重复单元为正方体(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O2－所占。

(1)Y在周期表中位于_____________；Z4＋的核外电子排布式为____________。

(2)X的该种氢化物分子构型为_______，X在该氢化物中以________方式杂化。X和Y形成的化合物的熔点应该________(填“高于”或“低于”)X氢化物的熔点。

(3)①制备M的化学方程式是___________________________。

②在M晶体中，若将Z4＋置于正方体的体心，Ba2＋置于正方体的顶点，则O2－处于正方体的________。

③在M晶体中，Z4＋的氧配位数为________。

④已知O2－半径为1.40×10－10 m，则Z4＋半径为____________ m。

Answer 1

【答案】 第4周期第ⅡA族 1s22s22p63s23p6 直线形 sp 高于 TiO2＋BaCO3(熔融)===BaTiO3＋CO2↑ 面心 6 6.15×10－11

【解析】Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子，其价层电子排布应为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=20，为Ca元素。

（1）Y为Ca元素，原子序数为20，原子核外有4个电子层，最外层电子数为2，则应位于周期表第4周期第ⅡA族，Z为Ti，Z4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6；

（2）X为C，对应的该氢化物乙炔为直线形分子，C形成2个δ键，为sp杂化，X和Y形成的化合物为CaC2，为离子晶体，熔点高于分子晶体；

（3）①由题意知M为BaTiO3，反应的化学方程式为TiO2+BaCO3=BaTiO3+CO2↑；②在BaTiO3晶体中，若将Ti4+置于立方体的体心，Ba2+置于立方体的顶点，则O2-只能处于立方体的面心；③由BaTiO3晶胞可知，每个Ti4+周围有6个O2-，所以Ti4+的氧配位数为6；④设Ti4+的半径为r，则有2×1.40×10-10 m + 2r = 4.03×10-10 m，则r=6.15×10-11 m。