Question

11．X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，已知：
①X元素原子价电子排布式为ns²np²，且原子半径是同族元素中最小的．
②Y元素是地壳中含量最多的元素；W元素的电负性略小于Y元素，在W原子的电子排布中，p轨道上只有1个未成对电子．
③Z⁺与Y^2-具有相同的电子层结构；
请回答：
（1）Z₂Y₂的电子式为，含有的化学键类型为离子键和共价键，Z₂Y₂为离子晶体．
（2）X、Y、Z三种元素所形成的常见化合物的名称为碳酸钠；XY₂的结构式为O=C=O，分子的立体构型为直线型．
（3）X、Y、Z、W四种元素所形成的单质中，熔点最高、硬度最大的是金刚石（填名称）；晶体ZW的熔点比晶体XW₄明显高的原因是NaCl为离子晶体而CCl₄为分子晶体．
（4）ZW晶体的结构示意图如图．已知：ZW晶体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为N_A，则ZW晶体中两个最近的Z离子中心间的距离d可以表示为d=$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，由
①X元素原子价电子排布式为ns²np²，为第ⅣA元素，且原子半径是同族元素中最小的，则为C；
②Y元素是地壳中含量最多的元素，则Y为O；W在同周期中原子半径最小，在W原子的电子排布中，p轨道上只有1个未成对电子，则W为Cl，
③Z元素的电离能数据可知，Z最外层有1个电子，原子序数比O的大，则为Na，然后结合元素及化合物知识及化学用语来解答．

解答 解：X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，由
①X元素原子价电子排布式为ns²np²，为第ⅣA元素，且原子半径是同族元素中最小的，则为C；
②Y元素是地壳中含量最多的元素，则Y为O；W在同周期中原子半径最小，在W原子的电子排布中，p轨道上只有1个未成对电子，则W为Cl，
③Z元素的电离能数据可知，Z最外层有1个电子，原子序数比O的大，则为Na，
（1）Z₂Y₂的电子式为，Na₂O₂含有的化学键类型为离子键和共价键，Na₂O₂为离子晶体，
故答案为：；离子键和共价键；离子；
（2）X为C、Y为O、Z为Na，三种元素所形成的常见化合物为Na₂CO₃，其名称为碳酸钠，XY₂为CO₂，结构式为O=C=O，分子的立体构型为直线型，
故答案为：碳酸钠；O=C=O；直线型；
（3）X、Y、Z、W四种元素所形成的单质分别为金刚石、氧气、钠、氯气，其中金刚石为原子晶体，其熔点最高、硬度最大，晶体NaCl为离子晶体而CCl₄是分子晶体，所以NaCl的熔点比CCl₄明显高，
故答案为：金刚石；NaCl为离子晶体而CCl₄为分子晶体；
（4）根据NaCl晶体的结构示意图可知，每个晶胞中含有钠离子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，氯离子数为$12×\frac{1}{4}$+1=4，根据ρ=$\frac{m}{V}$可知，V=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$，所以晶胞的边长为$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，晶胞的面对角线为$\sqrt{2}\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，根据晶胞结构可知，NaCl晶体中两个最近的钠离子中心间的距离d应为晶胞面对角线的一半，所以d=$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，
故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$．

点评 本题考查物质结构及其性质，推断元素是解答本题关键，注意利用价层电子对互斥理论分析分子空间构型，综合性较强，题目难度不大．