Question

12．X、Y、Z為前四周期元素，且原子序數依次增大．X與氫元素可形成：H₂X、H₂X₂兩種化合物，且在常溫下均為液態；Y基態原子的M層電子數是K層的3倍；Z²⁺的3d軌道中有10個電子．請回答下列問題：
（1）X所在周期中第一電離能最大的主族元素是F（填元素符號）；H₂X₂分子中X原子的雜化方式是sp³．
（2）Y與X可形成YX₄^2-．
①YX₄^2-的立體構型是正四面體．
②寫出一種與YX₄^2-互為等電子體分子的化學式CCl₄等．
（3）Z的氯化物與氨水反應可形成配合物[Z（NH₃）₄]Cl₂，1mol該配合物中含有σ鍵的數目為16N_A．
（4）Y與Z形成化合物晶體的晶胞如圖所示．已知該晶體的密度為a g•cm^-3，則該晶胞的體積為$\frac{388}{a{N}_{A}}$cm³（N_A表示阿伏加德羅常數的值）．

Answer 1

分析 X、Y、Z為前四周期元素且原子序數依次增大．X與氫元素可形成：H₂X、H₂X₂兩種化合物，且在常溫下均為液態，則Y為O元素，形成的兩種化合物為H₂O、H₂O₂；Y基態原子的M層電子數是K層的3倍，則M層電子數為6，故Y為S元素；Z²⁺的3d軌道中有10個電子，Z原子核外電子數為2+8+18+2=30，故Z為Zn，據此解答．

解答 解：X、Y、Z為前四周期元素且原子序數依次增大．X與氫元素可形成：H₂X、H₂X₂兩種化合物，且在常溫下均為液態，則Y為O元素，形成的兩種化合物為H₂O、H₂O₂；Y基態原子的M層電子數是K層的3倍，則M層電子數為6，故Y為S元素；Z²⁺的3d軌道中有10個電子，Z原子核外電子數為2+8+18+2=30，故Z為Zn．
（1）同周期隨原子序數增大，第一電離能呈增大趨勢，X（O元素）所在周期中第一電離能最大的主族元素是F元素；H₂O₂分子結構式為H-O-O-H，分子中O原子價層電子對數為2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，故O原子的雜化方式是sp³雜化，故答案為：F；sp³；
（2）①SO₄^2-中S原子價層電子對數為4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，沒有孤電子對，故為正四面體構型，故答案為：正四面體；
②原子總數相同、價電子總數相同的微粒互為等電子體，故與SO₄^2-互為等電子體分子為CCl₄等，故答案為：CCl₄等；
（3）[Zn（NH₃）₄]Cl₂中Zn²⁺與NH₃形成4個配位鍵，NH₃中含有3個N-H鍵，均為σ鍵，故1mol[Zn（NH₃）₄]Cl₂含有（4+3×4）mol=16molσ鍵，則含有σ鍵的數目為16N_A，故答案為：16N_A；
（4）晶胞中S原子數目為4，Zn原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質量為4×$\frac{32+65}{{N}_{A}}$g，晶體的密度為a g•cm^-3，則該晶胞的體積為：（4×$\frac{32+65}{{N}_{A}}$g）÷a g•cm^-3=$\frac{388}{a{N}_{A}}$cm³，故答案為：$\frac{388}{a{N}_{A}}$cm³．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化理論、分子構型、等電子體、化學鍵、晶胞計算等，難度中等，（3）為易錯點，學生容易忽略配位鍵．