Question

已知X、Y、Z为短周期元素，X、Y同周期，X和Z同主族，Y原子基态时2p轨道上的未成对电子数最多，X的低价氧化物和Y单质分子的电子数相等．W²⁺的核外电子排布简式为[Ar]3d⁹．
（1）XH₃⁺是有机反应的重要中间体，其空间构型为

 

，其中X原子的杂化类型为

 

；
（2）Z单质固态时属于

 

晶体，X和Z形成的化合物的晶体熔点比Z单质的晶体熔点高，原因是

 

；
（3）相同条件下，X、Y的氢化物在水中溶解度较大的是

 

（填化学式），主要原因是

 

；
（4）W晶体的晶胞如图，W原子的配位数为

 

；
（5）若把上述立方晶胞中顶点上的W原子换成Au，可得到一种合金，该合金有储氢功能，储氢时，H原子进入到Au和W构成的四面体空隙中，则达到最大储氢量的化学式为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,位置结构性质的相互关系应用

专题：

分析：X、Y、Z为短周期元素，X、Y同周期，X和Z同主族，Y原子基态时的2p轨道上未成对的电子数最多，则Y是N元素，X的低价氧化物和Y单质分子的电子数相等，且X和Y相同周期，则X是C元素，X和Z同主族且属于短周期元素，所以Z是Si元素，W²⁺的核外电子排布式为[Ar]3d⁹，则W是Cu元素，据此答题；

解答： 解：X、Y、Z为短周期元素，X、Y同周期，X和Z同主族，Y原子基态时的2p轨道上未成对的电子数最多，则Y是N元素，X的低价氧化物和Y单质分子的电子数相等，且X和Y相同周期，则X是C元素，X和Z同主族且属于短周期元素，所以Z是Si元素，W²⁺的核外电子排布式为[Ar]3d⁹，则W是Cu元素，
（1）CH₃⁺是有机反应的重要中间体，CH₃⁺中价层电子对数是3且不含孤电子对，所以其空间构型为平面正三角形，其中C原子的杂化轨道类型为sp²，
故答案为：平面正三角形；sp²；
（2）Z是Si元素，Z的单质固态时属于原子晶体，X和Z形成的化合物的晶体熔点比Z单质的晶体熔点高，碳化硅和硅都是原子晶体，但硅硅键的键长大于碳硅键，所以碳化硅的熔点大于硅晶体，
故答案为：原子；碳化硅和硅都是原子晶体，但硅硅键的键长大于碳硅键；
（3）相同条件下，X、Y的最简单氢化物在水中溶解度较大的是NH₃，主要原因是氨气和水分子间能形成氢键，从而促进氨气的溶解，甲烷和水不能形成氢键，且甲烷为非极性分子，所以甲烷不易溶于水，
故答案为：NH₃；氨气和水分子间能形成氢键；
（4）根据规定Cu晶体的晶胞图可知，Cu原子的配位数为3×8×

1

2

=12，
故答案为：12；
（5）W为Cu，把晶胞中顶点上的Cu原子换成Au，晶胞中Cu和Au的原子个数比为1：3，在一个晶胞中Au和W构成的四面体空隙就有8个，每个空隙中进入一个H原子，一个晶胞中就可以有8个H原子，当达到最大储氢量时的化学式为AuCu₃H₈，故答案为：AuCu₃H₈；

点评：本题考查了晶胞的有关知识，正确推断元素是解本题关键，难点是配位数的判断，同时考查学生的空间想象能力，难度较大．