Question

18．元素X、D位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)分別為2和1．元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個(gè)電子．元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍．
（1）X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示．
①在1個(gè)晶胞中，X離子的數(shù)目為4．
②該化合物的化學(xué)式為ZnS．
（2）在Y的氫化物（H₂Y）分子中，Y原子軌道的雜化類型是sp³雜化．
（3）Z的氫化物（H₂Z）在乙醇中的溶解度大于H₂Y，其原因是水分子與乙醇分子之間形成氫鍵．
（4）Y與Z可形成YZ₄^2-，YZ₄^2-的空間構(gòu)型為正四面體（用文字描述）．
（5）X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[X（NH₃）₄]Cl₂，1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為16N_A．
（6）已知D、Z能形成晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示的兩種化合物，則化學(xué)式：乙為Cu₂O；高溫時(shí)，甲易轉(zhuǎn)化為乙的原因?yàn)镃u₂O中Cu的各軌道均為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定．

Answer 1

分析 元素X、D位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)分別為2和1，則X原子核外電子數(shù)為2+8+18+2=30，則X為Zn，D原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，則D為Cu；元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個(gè)電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故Y為S元素；元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故Z為O元素．
（1）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Zn、S原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；
（2）H₂S分子中S原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4；
（3）水分子與乙醇分子之間形成氫鍵；
（4）SO₄^2-中S原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+0=4；
（5）X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂，1mol該配合物中含有12molN-H、4mol配位鍵；
（6）Cu與O形成CuO、Cu₂O，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中黑色球、白色球數(shù)目，可知甲為CuO，乙為Cu₂O，Cu₂O中Cu的各軌道均為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定．

解答 解：元素X、D位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)分別為2和1，則X原子核外電子數(shù)為2+8+18+2=30，則X為Zn，D原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，則D為Cu；元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個(gè)電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故Y為S元素；元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故Z為O元素．
（1）①在一個(gè)晶胞中，X離子的數(shù)目8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
故答案為：4；
②一個(gè)晶胞中，X離子的數(shù)目4，Y離子數(shù)目為4，該化合物的化學(xué)式為ZnS，
故答案為：ZnS；
（2）氫化物H₂S分子中S原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，故S原子采取sp³雜化，
故答案為：sp³雜化；
（3）水分子與乙醇分子之間形成氫鍵，H₂O在乙醇中的溶解度大于H₂S，
故答案為：水分子與乙醇分子之間形成氫鍵；
（4）SO₄^2-中S原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+0=4，空間構(gòu)型為正四面體，
故答案為：正四面體；
（5）X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂，1mol該配合物中含有12molN-H、4mol配位鍵，故含有σ 鍵的數(shù)目為16N_A，
故答案為：16N_A；
（6）Cu與O形成CuO、Cu₂O，甲晶胞中黑色球?yàn)?，白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，甲的化學(xué)式為CuO，甲晶胞中黑色球?yàn)?，白色球數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，乙的化學(xué)式為Cu₂O，Cu₂O中Cu的各軌道均為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，高溫時(shí)甲易轉(zhuǎn)化為乙，
故答案為：Cu₂O；Cu₂O中Cu的各軌道均為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、氫鍵、配合物、晶胞計(jì)算等，難度不大，元素推斷是解題的關(guān)鍵，注意氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響．