Question

2．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）X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示．
①在1个晶胞中，X离子的数目为4．
②该化合物的化学式为ZnO．
（2）在Y的氢化物（H₂Y）分子中，Y原子轨道的杂化类型是sp³杂化．
（3）Z的氢化物（H₂Z）在乙醇中的溶解度大于H₂Y，其原因是水分子与乙醇分子之间形成氢键．
（4）Y与Z可形成YZ₄^2-
①YZ₄^2-的空间构型为正四面体（用文字描述）．
②写出一种与YZ₄^2-互为等电子体的分子的化学式：CCl₄或SiCl₄．
（5）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X（NH₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有σ键的数目为16N_A．

Answer 1

分析 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，核外电子数为2+8+18+2=30，则X为Zn；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，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故Z为O元素．
（1）根据均摊法计算晶胞中Zn、O原子数目，进而确定化学式；
（2）氢化物H₂S分子中S原子形成2个σ键，含有2对孤对电子，杂化轨道数目为4；
（3）水分子与乙醇分子之间形成氢键；
（4）①计算SO₄^2-中S原子孤电子对数、价层电子对数确定其空间结构；
②原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体；
（5）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有12molN-H、4mol配位键．

解答 解：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，核外电子数为2+8+18+2=30，则X为Zn；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，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故Z为O元素．
（1）①在一个晶胞中，X离子的数目8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
故答案为：4；
②一个晶胞中，X离子的数目4，Y离子数目为4，该化合物的化学式为ZnO，
故答案为：4；ZnO；
（2）氢化物H₂S分子中S原子形成2个σ键，含有2对孤对电子，杂化轨道数目为4，故S原子采取sp³杂化，
故答案为：sp³杂化；
（3）水分子与乙醇分子之间形成氢键，H₂O在乙醇中的溶解度大于H₂S，
故答案为：水分子与乙醇分子之间形成氢键；
（4）①SO₄^2-中S原子孤电子对数为$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，价层电子对数为4+0=4，故其空间结构为正四面体，
故答案为：正四面体；
②原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，一种与SO₄^2-互为等电子体的分子的化学式：CCl₄或SiCl₄，
故答案为：CCl₄或SiCl₄；
（5）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有12molN-H、4mol配位键，故含有σ 键的数目为16N_A，
故答案为：16N_A．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、氢键、配合物、晶胞计算等，难度不大，元素推断是解题的关键，注意氢键对物质性质的影响．