Question

X、Y、Z、Q、W为按原子序数由小到大排列的五种短周期元素，已知：
①X元素与Q处于同一主族，其原子价电子排布式都为ns²np²，且X原子半径小于Q的．

I1	I2	I3	I4	…
496	4562	6912	9540	…

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元素的电离能数据见下表（kJ?mol^-1）：
请回答：
（1）XY₂分子空间构型为

 

，X原子的轨道杂化方式为

 

；QX的晶体结构与金刚石的相似，其中X原子的杂化方式为

 

，微粒间存在的作用力是

 

．
（2）晶体ZW的熔点比晶体XW₄明显高的原因是

 

．
（3）氧化物MO的电子总数与QX的相等，则M为

 

（填元素符号）．MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与ZW晶体相似．MO的熔点比CaO的高，其原因是

 

．
（4）ZW晶体的结构示意图如图．已知：ρ（ZW）=2.2g?cm^-3，N_A=6.02×10²³mol^-1，则ZW晶体中两个最近的Z离子中心间的距离为

 

．

Answer 1

考点：元素电离能、电负性的含义及应用,判断简单分子或离子的构型,晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系,晶胞的计算

专题：化学键与晶体结构

分析：X、Y、Z、Q、W为按原子序数由小到大排列的五种短周期元素，x元素与Q处于同一主族，其原子价电子排布式都为ns²np²，则x和Q属于第IVA族元素，所以X是C元素，Q是Si元素，Y元素是地壳中含量最多的元素，所以Y是O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，所以W是Cl元素，根据Z的电离能知，Z是第IA族元素，且Z的原子序数大于Y，所以Z是Na元素．
（1）根据价层电子对互斥理论来分析判断；
（2）根据晶体类型判断熔点的高低；
（3）离子晶体的熔点由晶格能大小决定；
（4）ZW为NaCl，根据NaCl的摩尔质量为58.5 g?mol^-1及密度为2.2g?cm^-3，求得晶胞的体积，进而求得棱边长，而两个距离最近的钠离子中心间的距离等于晶胞面对角线的一半，据此答题．

解答： 解：X、Y、Z、Q、W为按原子序数由小到大排列的五种短周期元素，x元素与Q处于同一主族，其原子价电子排布式都为ns²np²，则x和Q属于第IVA族元素，所以X是C元素，Q是Si元素，Y元素是地壳中含量最多的元素，所以Y是O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，所以W是Cl元素，根据Z的电离能知，Z是第IA族元素，且Z的原子序数大于Y，所以Z是Na元素，
（1）CO₂分子中碳原子价层电子数=2+

1

2

（4-2×2）=2，且没有孤电子对，所以二氧化碳的分子空间构型为直线型，C原子的杂化方式为sp，SiC的晶体结构与金刚石的相似，每个碳原子含有4个C-Si键，所以C原子的杂化方式为sp³，碳原子和硅原子之间以共价键相结合，
故答案为：直线型；sp；sp³；共价键；
（2）一般来说，离子晶体熔点高于分子晶体，氯化钠是离子晶体，四氯化碳是分子晶体，所以晶体NaCl的熔点比晶体CCl₄明显高，
故答案为：NaCl为离子晶体而CCl₄为分子晶体；
（3）氧化物MO的电子总数与SiC的相等为20，则M是Mg元素，MgO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似，相同类型的离子晶体中，晶格能与离子半径成反比，晶格能越大其熔点越高，镁离子半径小于钙离子半径，所以氧化镁的晶格能大，则MgO的熔点比CaO的高，
故答案为：Mg；Mg²⁺半径比Ca²⁺小，MgO晶格能大；
（4）ZW为NaCl，设晶胞边长为a，在NaCl晶胞中，含Cl^-4个；含Na4个，根据密度公式：ρ=

4M NA

a3

，可得a=

3	4M ρ?NA

，所以晶胞面对角线长为

2

?

3	4M ρ?NA

，而两个距离最近的钠离子中心间的距离等于晶胞面对角线的一半，所以两个距离最近的钠离子中心间的距离为

2

2

?

3	4M ρ?NA

=

2

2

×

3	4×58.5 2.2×6.0×10 23

=4.0×10^-8cm；
故答案为：4.0×10^-8cm．

点评：本题考查物质结构及其性质，正确推断元素是解本题关键，利用价层电子对互斥理论分析分子空间构型及杂化方式，为考试热点，晶胞的有关计算为本题的难点．