题目内容
【题目】[选修3——物质结构与性质] 元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。
（1）在Y的最高价氧化物分子中，Y原子轨道的杂化类型是_______________。
（2）Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是_______________________；Z的氢化物在固态时的密度比在液态时还小，其原因是_________
（3）Y与Z可形成YZ42－。
①YZ42－的空间构型为________________(用文字描述)。
②写出一种与YZ42－互为等电子体的分子的化学式：_________________。
（4）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的
数目为_______。
（5）X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所：
①在该晶体中，X离子的配位数为__________，与Y距离最近且距离相等的Y原子的数目为________。
②该晶胞的边长为a cm，该晶体的密度为__________________ g·cm-3。
【答案】sp2 水分子与乙醇分子之间形成氢键 在固态时水分子间主要以氢键结合，而氢键具有方向性，使水结成冰时体积膨胀，密度减小 正四面体 CCl4 16NA 4 12 388/ NA·a3（提示：晶胞中含有4个XY）
【解析】
元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，则X原子核外电子数=2+8+18+2=30，则X原子序数为30，为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y为S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，最外层电子数不超过8个，如果是K层，不超过2个，则Z原子核外电子数是8，为O元素；
(1)Y为S元素，最高正价为+6价，其氧化物为SO3，S原子价层电子对数=σ键数+孤电子对数；
(2)氢键能增大物质的溶解性；氢键具有方向性；
(3)①根据价层电子对互斥理论确定SO42-的空间构型；
②原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体；
(4)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，一个化学式[Zn(NH3)4]Cl2中含有16个σ键，据此计算1mol该配合物中含有σ键的数目；
(5)晶胞为ZnS，根据晶胞结构确定S2-的配位数，以顶点的Zn2+为例，与之距离最近的Zn2+位于面心；利用均摊法计算该晶胞中S2-、Zn2+离子数目，从而确定其化学式；再结合ρ=
。
元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，则X原子核外电子数=2+8+18+2=30，则X原子序数为30，为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y为S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，最外层电子数不超过8个，如果是K层，不超过2个，则Z原子核外电子数是8，为O元素；
(1)Y为S元素，最高正价为+6价，其氧化物为SO3，S原子价层电子对数=σ键数+孤电子对数，即=3+
=3，故S原子轨道杂化类型为sp2杂化；
(2)Y的氢化物是H2S，Z的氢化物是H2O，H2S和乙醇分子之间不能形成氢键，H2O和乙醇分子之间能形成氢键，氢键的存在导致乙醇和水互溶；由于水在固态时水分子间主要以氢键结合，而氢键具有方向性，使水结成冰时体积膨胀，密度减小。导致固态H2O的密度比其液态时小；
(3)①SO42-的价层电子对个数=4+
×(6+2-4×2)=4，且不含孤电子对，所以空间构型为正四面体；
②SO42-的原子个数是5、价电子数是32，与硫酸根离子互为得电子体的有CCl4或SiCl4等；
(4)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，一个化学式[Zn(NH3)4]Cl2中含有16个σ键，则1mol该配合物中含有σ键的数目16NA；
(5)①由晶胞的结构可知，距离S2-最近的锌离子有4个，即S2-的配位数为4；晶胞中以顶点的Zn2+为例，与之距离最近的Zn2+位于面心，一个晶胞中共有3个，根据晶体的堆积方式可知，一个Zn2+被8个晶胞共用，且一个晶胞中距离最短的连线被两个晶胞共用，故符合条件的Zn2+共有
=12个；晶胞中S2-数目=8×
+6×=4，Zn2+数目为4，即晶胞中含有4个ZnS，晶胞的质量为
g，该晶胞的边长为acm，则体积为a3cm3，该物质的密度=
=
g·cm-3。
