Question

12．X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，已知：①X元素原子价电子排布式为ns²np³，且原子半径是同族元素中最小的．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轨道上只有一个未成对电子．③Z元素的电离能数据如表（kJ/mol）：

I1	I2	I3	I4	…
496	4562	6912	9540	…

请回答：
（1）Z₂Y₂的电子式为，含有的化学键类型为离子键、非极性键，Z₂Y₂为离子晶体、
（2）Z₂Y₂遇水发生强烈水解产生一种气体A，溶液呈碱性，则A的结构式为，其分子空间构型为直线型．
（3）X、Y、Z、W四种元素所形成的单质中，硬度最大的是金刚石（填物质的名称）；晶体ZW的熔点比晶体XW₄明显高的原因是NaCl为离子晶体而CCl₄为分子晶体；XW₄中X原子的杂化轨道类型为sp³．
（4）ZW晶体的结构示意图如图所示．设该晶体的摩尔质量为M g/mol，晶体的密度为ρ g/cm³．阿伏伽德罗常数为N_A，则晶体中两个最近的Z离子中心间的距离=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，
①X元素原子价电子排布式为ns²np³，且原子半径是同族元素中最小的，则为N；
②Y元素是地壳中含量最多的元素，则Y为O；W元素的电负性略小于Y元素，在W原子的电子排布中，p轨道上只有一个未成对电子，则W为Cl，
③Z元素的电离能数据可知，Z最外层有1个电子，原子序数比O的大，则为Na，然后结合元素及化合物知识及化学用语来解答．

解答 解：X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，
①X元素原子价电子排布式为ns²np³，且原子半径是同族元素中最小的，则为N；
②Y元素是地壳中含量最多的元素，则Y为O；W元素的电负性略小于Y元素，在W原子的电子排布中，p轨道上只有一个未成对电子，则W为Cl，
③Z元素的电离能数据可知，Z最外层有1个电子，原子序数比O的大，则为Na，
（1）Z₂Y₂的电子式为，过氧根离子中氧原子和原子间以非极性键结合，钠离子与过氧根离子间以离子键结合，过氧化钠属于离子化合物，
故答案为：；离子键、非极性键；离子；
（2）Z₂Y₂与水反应的化学方程式为2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，基态O₂分子中并不存在双键，氧分子里形成了两个三电子键．两个氧原子进行sp轨道杂化，一个单电子填充进sp杂化轨道，成σ键，另一个单电子填充进p轨道，成π键．所以氧气结构式为，分子构型为直线型，
故答案为：； 直线型；
（3）X、Y、Z、W四种元素所形成的单质中，只有C形成的金刚石为原子晶体，其硬度最大、熔点最高．NaCl为离子晶体而CCl₄为分子晶体，一般情况下离子晶体的熔点大于分子晶体的．CCl₄中C原子电子对数为$\frac{4+1×4}{2}$=4，孤电子对数为0，故杂化方式为sp³，
故答案为：金刚石；NaCl为离子晶体而CCl₄为分子晶体；sp³；
（4）根据NaCl晶体的结构示意图可知，每个晶胞中含有钠离子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$=4，氯离子数为12×$\frac{1}{4}$+1=4，根据ρ=$\frac{m}{V}$可知，V=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$，所以晶胞的边长为$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，晶胞的面对角线为$\sqrt{2}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，根据晶胞结构可知，NaCl晶体中两个最近的钠离子中心间的距离d应为晶胞面对角线的一半，所以d=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，

故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$．

点评 本题考查物质结构及其性质，推断元素是解答本题关键，注意利用价层电子对互斥理论分析分子空间构型，综合性较强，题目难度不大．