Question

已知：X、Y、Z为短周期元素，X、Y同周期，X和Z同主族，Y原子基态时的2p轨道上未成对的电子数最多，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原子的杂化轨道类型为

 

．
（2）Z的单质固态时属于

 

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的最简单氢化物在水中溶解度较大的是

 

（填化学式），其主要原因是

 

．
（4）W晶体的晶胞如右图，W原子的配位数为

 

．
（5）在含有W²⁺的溶液中，加入过量Y的最简单氢化物的水溶液，发生反应的离子方程式

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,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,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

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．

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）Cu晶体的晶胞如图，Cu原子的配位数为3×8×

1

2

=12，
故答案为：12；
（5）在含有Cu²⁺的溶液中，加入过量N的最简单氢化物的水溶液，氨水和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，当氨水过量时，氨水和氢氧化铜反应生成可溶性的铜氨络合物，所以难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液，涉及的离子方程式为：Cu²⁺+2NH₃?H₂O═Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案为：Cu²⁺+2NH₃?H₂O═Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．

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．