Question

已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于48．X的一種1：1型常見氣態氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵．Z是金屬元素，Z的單質和化合物有廣泛的用途．已知Z的核電荷數小于28，且次外層有2個未成對電子．工業上利用ZO₂和碳酸鋇在熔融狀態下制取化合物M（M可看做一種含氧酸鹽）．M有顯著的“壓電性能”，應用于超聲波的發生裝置．經X射線分析，M晶體的最小重復單位為正方體（如右圖），頂點位置為Z⁴⁺所占，體心位置為Ba²⁺所占，所有棱心位置為O^2-所占．
（1）Y在周期表中位于

 

；Z⁴⁺的核外電子排布式為

 

；
（2）X的該種氫化物分子構型為

 

，X在該氫化物中以

 

方式雜化．X和Y形成的化合物的熔點應該

 

（填“高于”或“低于”）X的該氫化物的熔點．
（3）①制備M的化學反應方程式是

 

；
②在M晶體中，若將Z⁴⁺置于立方體的體心，Ba²⁺置于立方體的頂點，則O^2-處于立方體的

 

；
③在M晶體中，Z⁴⁺的氧配位數為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：因為Z的核電荷數小于28，且次外層有2個未成對電子，Z應是Ti，原子序數為22，X的一種1：1型氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵，應為H-C≡C-H，則X為C元素，X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于48，則Y的原子序數為20，應為Ca元素，
（1）根據原子核外電子排布特點判斷元素在周期表中的位置；根據能量最低原理書寫電子排布式；
（2）X的氫化物為H-C≡C-H，根據結構和成鍵特點判斷空間構型和雜化類型；
（3）①根據反應物和生成物結合質量守恒定律書寫化學方程式；
②在M晶體中，若將Z⁴⁺置于立方體的體心，Ba²⁺置于立方體的頂點，則O^2-處于立方體的面心；
③根據晶胞的結構判斷；

解答： 解：（1）Y為Ca元素，原子序數為20，原子核外有4個電子層，最外層電子數為2，則應位于周期表第四周期、第ⅡA族，Z為Ti，離子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，故答案為：第四周期、第ⅡA族；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（2）X為C，對應的氫化物為乙炔，為直線形分子，C形成2個δ鍵，為sp雜化，X和Y形成的化合物為CaC₂，為離子晶體，熔點高于分子晶體，故答案為：直線型；sp；高于；
（3）①由題意知M為BaTiO₃，反應的化學方程式為TiO₂+BaCO₃═BaTiO₃+CO₂↑，
故答案為：TiO₂+BaCO₃═BaTiO₃+CO₂↑；
 ②在BaTiO₃晶體中，若將Ti⁴⁺置于立方體的體心，Ba²⁺置于立方體的頂點，則O^2-只能處于立方體的面心，
故答案為：面心；
③由BaTiO₃晶胞可知，每個Ti⁴⁺周圍有6個O^2-，所以Ti⁴⁺的氧配位數為為6，
故答案為：6；

點評：本題考查物質結構與性質知識，題目難度較大，本題注意把握電子排布式的書寫，晶胞的計算和分析為該題的難點，學習中注意空間結構的分析．