Question

16．X、Y、Z三種元素，原子序數依次減小．X是第四周期主族元素，其部分電離能如圖1所示；X、Y元素具有相同的最高正化合價；Z原子價電子排布式nsⁿnpⁿ．回答下列問題：

（1）X原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²．由X元素構成的單質屬于金屬晶體．
（2）電負性：X＜Y（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）元素Z的一種氫化物（化學式為Z₂H₄）是重要的化工原料．有關Z₂H₄分子的說法正確的是BCD（填字母）．
A．分子中含有氫鍵
B．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色．
C．含有5個σ鍵和1個π鍵
D．Z的原子與氫原子形成的化學鍵可以旋轉
（4）X的氧化物與鈦（Ti）的氧化物相互作用，能形成鈦酸鹽，其晶體結構示意圖如圖2所示（X、Ti和O三種元素對應的離子分別位于立方體的體心、頂點和面心）．
該晶體的化學式為：CaTiO₃；
推測該晶體具有下列那些物理性質：BC
A：固態時能導電．   B：熔化狀態能導電．C：有較高的熔點．   D：硬度很小．

Answer 1

分析 X、Y、Z三種元素，原子序數依次減小．X是第四周期的主族元素，由圖中其部分電離能可知，其第三電離能劇增，則X表現+2價，則處于ⅡA族，故X為Ca；Z原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ，s能級只能容納2個電子，則n=2，其價電子排布式為2s²2p²，則Z為C元素；X、Y元素具有相同的最高正化合價，處于同主族，Y的原子序數大于碳元素，則Y為Mg，據此解答．

解答 解；X、Y、Z三種元素，原子序數依次減小．X是第四周期的主族元素，由圖中其部分電離能可知，其第三電離能劇增，則X表現+2價，則處于ⅡA族，故X為Ca；Z原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ，s能級只能容納2個電子，則n=2，其價電子排布式為2s²2p²，則Z為C元素；X、Y元素具有相同的最高正化合價，處于同主族，Y的原子序數大于碳元素，則Y為Mg．
（1）X為Ca，原子核外電子數為20，其原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²，屬于金屬晶體，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²；金屬；
（2）同主族自上而下第一電離能減小，故第一電離能：Ca＜Mg，故答案為：＜；
（3）C元素的一種氫化物C₂H₄，分子中不含氫鍵，分子中C原子之間形成C=C雙鍵、H原子與C原子之間形成C-H，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，含有5個σ鍵和1個π鍵，C-H單鍵可以自由旋轉，故A錯誤、BCD正確，故答案為：BCD；
（4）Ca的氧化物與鈦（Ti）的氧化物相互作用，能形成鈦酸鹽，Ca、Ti和O三種元素對應的離子分別位于晶胞立方體的體心、頂點和面心，以定點的Ti離子研究，與之最近的氧離子位于面心上，每個Ti離子為12個面共用，則鈦離子和周圍12個氧離子相緊鄰；
晶胞中Ca離子數目=1，Ti離子數目=8×$\frac{1}{8}$=1，O離子數目=6×$\frac{1}{2}$=3，故化學式為CaTiO₃，該晶體屬于離子晶體，固態時不能能導電，熔化狀態能導電，有較高的熔點，硬度較大，
故答案為：CaTiO₃；BC．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電離能、電負性、化學鍵、晶胞計算等，難度中等，注意理解電離能與化合價關系．