Question

12．X、Y、Z为前四周期元素，且原子序数依次增大．X与氢元素可形成：H₂X、H₂X₂两种化合物，且在常温下均为液态；Y基态原子的M层电子数是K层的3倍；Z²⁺的3d轨道中有10个电子．请回答下列问题：
（1）X所在周期中第一电离能最大的主族元素是F（填元素符号）；H₂X₂分子中X原子的杂化方式是sp³．
（2）Y与X可形成YX₄^2-．
①YX₄^2-的立体构型是正四面体．
②写出一种与YX₄^2-互为等电子体分子的化学式CCl₄等．
（3）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σ键的数目为16N_A．
（4）Y与Z形成化合物晶体的晶胞如图所示．已知该晶体的密度为a g•cm^-3，则该晶胞的体积为$\frac{388}{a{N}_{A}}$cm³（N_A表示阿伏加德罗常数的值）．

Answer 1

分析 X、Y、Z为前四周期元素且原子序数依次增大．X与氢元素可形成：H₂X、H₂X₂两种化合物，且在常温下均为液态，则Y为O元素，形成的两种化合物为H₂O、H₂O₂；Y基态原子的M层电子数是K层的3倍，则M层电子数为6，故Y为S元素；Z²⁺的3d轨道中有10个电子，Z原子核外电子数为2+8+18+2=30，故Z为Zn，据此解答．

解答 解：X、Y、Z为前四周期元素且原子序数依次增大．X与氢元素可形成：H₂X、H₂X₂两种化合物，且在常温下均为液态，则Y为O元素，形成的两种化合物为H₂O、H₂O₂；Y基态原子的M层电子数是K层的3倍，则M层电子数为6，故Y为S元素；Z²⁺的3d轨道中有10个电子，Z原子核外电子数为2+8+18+2=30，故Z为Zn．
（1）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，X（O元素）所在周期中第一电离能最大的主族元素是F元素；H₂O₂分子结构式为H-O-O-H，分子中O原子价层电子对数为2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，故O原子的杂化方式是sp³杂化，故答案为：F；sp³；
（2）①SO₄^2-中S原子价层电子对数为4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，没有孤电子对，故为正四面体构型，故答案为：正四面体；
②原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体，故与SO₄^2-互为等电子体分子为CCl₄等，故答案为：CCl₄等；
（3）[Zn（NH₃）₄]Cl₂中Zn²⁺与NH₃形成4个配位键，NH₃中含有3个N-H键，均为σ键，故1mol[Zn（NH₃）₄]Cl₂含有（4+3×4）mol=16molσ键，则含有σ键的数目为16N_A，故答案为：16N_A；
（4）晶胞中S原子数目为4，Zn原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞质量为4×$\frac{32+65}{{N}_{A}}$g，晶体的密度为a g•cm^-3，则该晶胞的体积为：（4×$\frac{32+65}{{N}_{A}}$g）÷a g•cm^-3=$\frac{388}{a{N}_{A}}$cm³，故答案为：$\frac{388}{a{N}_{A}}$cm³．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化理论、分子构型、等电子体、化学键、晶胞计算等，难度中等，（3）为易错点，学生容易忽略配位键．