Question

【題目】已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48。X的一種1∶1型氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵。Z是金屬元素，Z的單質(zhì)和化合物有廣泛的用途。已知Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個(gè)未成對(duì)電子。工業(yè)上利用ZO2和碳酸鋇在熔融狀態(tài)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(yīng)用于超聲波的發(fā)生裝置。經(jīng)X射線分析，M晶體的最小重復(fù)單元為正方體(如圖)，邊長(zhǎng)為4.03×10－10 m，頂點(diǎn)位置為Z4＋所占，體心位置為Ba2＋所占，所有棱心位置為O2－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(gòu)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(diǎn)應(yīng)該________(填“高于”或“低于”)X氫化物的熔點(diǎn)。

(3)①制備M的化學(xué)方程式是___________________________。

②在M晶體中，若將Z4＋置于正方體的體心，Ba2＋置于正方體的頂點(diǎn)，則O2－處于正方體的________。

③在M晶體中，Z4＋的氧配位數(shù)為________。

④已知O2－半徑為1.40×10－10 m，則Z4＋半徑為____________ m。

Answer 1

【答案】 第4周期第ⅡA族 1s22s22p63s23p6 直線形 sp 高于 TiO2＋BaCO3(熔融)===BaTiO3＋CO2↑ 面心 6 6.15×10－11

【解析】Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個(gè)未成對(duì)電子，其價(jià)層電子排布應(yīng)為3d24s2，所以Z為Ti元素，X的一種1：1型氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵，應(yīng)為H-C≡C-H，則X為C元素，X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48，則Y的原子序數(shù)=20，為Ca元素。

（1）Y為Ca元素，原子序數(shù)為20，原子核外有4個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為2，則應(yīng)位于周期表第4周期第ⅡA族，Z為Ti，Z4+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p6；

（2）X為C，對(duì)應(yīng)的該氫化物乙炔為直線形分子，C形成2個(gè)δ鍵，為sp雜化，X和Y形成的化合物為CaC2，為離子晶體，熔點(diǎn)高于分子晶體；

（3）①由題意知M為BaTiO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為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(diǎn)，則O2-只能處于立方體的面心；③由BaTiO3晶胞可知，每個(gè)Ti4+周圍有6個(gè)O2-，所以Ti4+的氧配位數(shù)為6；④設(shè)Ti4+的半徑為r，則有2×1.40×10-10 m + 2r = 4.03×10-10 m，則r=6.15×10-11 m。