Question

【題目】[選修3——物質結構與性質] 元素X位于第四周期,其基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為2。元素Y基態原子的3p軌道上有4個電子。元素Z的原子最外層電子數是其內層的3倍。

（1）在Y的最高價氧化物分子中，Y原子軌道的雜化類型是_______________。

（2）Z的氫化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是_______________________；Z的氫化物在固態時的密度比在液態時還小，其原因是_________

（3）Y與Z可形成YZ42－。

①YZ42－的空間構型為________________(用文字描述)。

②寫出一種與YZ42－互為等電子體的分子的化學式：_________________。

（4）X的氯化物與氨水反應可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol該配合物中含有σ鍵的

數目為_______。

（5）X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所：

①在該晶體中，X離子的配位數為__________，與Y距離最近且距離相等的Y原子的數目為________。

②該晶胞的邊長為a cm，該晶體的密度為__________________ g·cm-3。

Answer 1

【答案】sp2 水分子與乙醇分子之間形成氫鍵 在固態時水分子間主要以氫鍵結合，而氫鍵具有方向性，使水結成冰時體積膨脹，密度減小 正四面體 CCl4 16NA 4 12 388/ NA·a3（提示：晶胞中含有4個XY）

【解析】

元素X位于第四周期，其基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為2，則X原子核外電子數=2+8+18+2=30，則X原子序數為30，為Zn元素；元素Y基態原子的3p軌道上有4個電子，則Y為S元素；元素Z的原子最外層電子數是其內層的3倍，最外層電子數不超過8個，如果是K層，不超過2個，則Z原子核外電子數是8，為O元素；

(1)Y為S元素，最高正價為+6價，其氧化物為SO3，S原子價層電子對數=σ鍵數+孤電子對數；

(2)氫鍵能增大物質的溶解性；氫鍵具有方向性；

(3)①根據價層電子對互斥理論確定SO42-的空間構型；

②原子個數相等、價電子數相等的微粒為等電子體；

(4)Zn的氯化物與氨水反應可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，一個化學式[Zn(NH3)4]Cl2中含有16個σ鍵，據此計算1mol該配合物中含有σ鍵的數目；

(5)晶胞為ZnS，根據晶胞結構確定S2-的配位數，以頂點的Zn2+為例，與之距離最近的Zn2+位于面心；利用均攤法計算該晶胞中S2-、Zn2+離子數目，從而確定其化學式；再結合ρ=。

元素X位于第四周期，其基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為2，則X原子核外電子數=2+8+18+2=30，則X原子序數為30，為Zn元素；元素Y基態原子的3p軌道上有4個電子，則Y為S元素；元素Z的原子最外層電子數是其內層的3倍，最外層電子數不超過8個，如果是K層，不超過2個，則Z原子核外電子數是8，為O元素；

(1)Y為S元素，最高正價為+6價，其氧化物為SO3，S原子價層電子對數=σ鍵數+孤電子對數，即=3+=3，故S原子軌道雜化類型為sp2雜化；

(2)Y的氫化物是H2S，Z的氫化物是H2O，H2S和乙醇分子之間不能形成氫鍵，H2O和乙醇分子之間能形成氫鍵，氫鍵的存在導致乙醇和水互溶；由于水在固態時水分子間主要以氫鍵結合，而氫鍵具有方向性，使水結成冰時體積膨脹，密度減小。導致固態H2O的密度比其液態時小；

(3)①SO42-的價層電子對個數=4+×(6+2-4×2)=4，且不含孤電子對，所以空間構型為正四面體；

②SO42-的原子個數是5、價電子數是32，與硫酸根離子互為得電子體的有CCl4或SiCl4等；

(4)Zn的氯化物與氨水反應可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，一個化學式[Zn(NH3)4]Cl2中含有16個σ鍵，則1mol該配合物中含有σ鍵的數目16NA；

(5)①由晶胞的結構可知，距離S2-最近的鋅離子有4個，即S2-的配位數為4；晶胞中以頂點的Zn2+為例，與之距離最近的Zn2+位于面心，一個晶胞中共有3個，根據晶體的堆積方式可知，一個Zn2+被8個晶胞共用，且一個晶胞中距離最短的連線被兩個晶胞共用，故符合條件的Zn2+共有=12個；晶胞中S2-數目=8×+6×=4，Zn2+數目為4，即晶胞中含有4個ZnS，晶胞的質量為g，該晶胞的邊長為acm，則體積為a3cm3，該物質的密度== g·cm-3。