Question

选修3——物质结构与性质

已知X、Y、Z、R、Q为周期表中原子序数依次增大的前36号元素，相关信息如下：

X元素是宇宙中最丰富的元素

Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1

Z元素被誉为“太空金属”，也有“生物金属”之称，其基态原子次外层有2个未成对电子

R元素在元素周期表的第十一列

Q元素在周期表里与R元素在同一个分区

请回答下列问题：

(1)YX₃中心原子的杂化轨道类型是        ，离子化合物YX₅的电子式是         。

(2)CO与Y₂属于等电子体，1 个CO分子中含有的π键数目是         个。

(3)工业上利用ZO₂和碳酸钡在熔融状态下制取化合物A(A可看做一种含氧酸盐)，A晶体的晶胞为正方体(如图1)。

①制备A的化学反应方程式是                   ；

②在A晶体中，Z的配位数为          ；

(4)R²⁺离子的外围电子层电子排布式为          。R₂O的熔点比R₂S的         (填“高”或“低”)。

(5)Q元素和硫(S)元素能够形成化合物B，B晶体的晶胞为正方体(如图2)，若晶胞棱长为5.4×10^-8cm，则晶胞密度为         g•cm^﹣3(列式并计算)。

Answer

(1)sp3；；(2)2；

(3)①；TiO2+BaCO3═BaTiO3+CO2↑；②6；(4)3d9；高；

(5)=4.1；

【解析】试题分析：已知X、Y、Z、R、Q为周期表中原子序数依次增大的前36号元素，X元素是宇宙中最丰富的元素，则X为H元素；Y元素原子的核外p轨道电子数比s轨道电子数少1，原子核外电子排布为1s22s22p3，则Y为N元素；Z元素被誉为“太空金属”，也有“生物金属”之称，其基态原子次外层有2个未成对电子，则Z为Ti元素；R元素在元素周期表的第十一列，属于第IB族，在第四周期，所以R为Cu；Q元素在周期表里与R元素在同一个分区，则Q为Zn元素。

(1)NH3中N原子形成3个键，含有1对孤电子对，杂化轨道数目为4，N原子杂化类型为sp3，NH5属于离子化合物，由铵根离子与氢负离子构成，电子式为；故答案为：sp3；；

(2)CO与N2互为等电子体，二者结构相似，所以CO分子结构式为C≡O，则1 个CO分子中含有的π键数目是2，故答案为：2；

(3)①可知晶胞中Ba原子数目为1，O原子数目为12×=3、Ti原子数目为8×=，故A为BaTiO3，反应还生成二氧化碳，反应方程式为：TiO2+BaCO3═BaTiO3+CO2↑，故答案为：TiO2+BaCO3═BaTiO3+CO2↑；

②由BaTiO3晶胞可知，每个Ti4+周围有6个O2-，所以Ti4+的氧配位数为为6，故答案为：6；

③在BaTiO3晶体中，若将Ti4+置于立方体的体心，Ba2+置于立方体的顶点，则O2-只能处于立方体的面心，故答案为：面心；

(4)R为Cu，其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则Cu2+离子的外围电子层电子排布式为3d9；离子电荷相同，氧离子半径小于硫离子半径，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高；故答案为：3d9；高；

(5)晶胞中S原子数目为8×+6×=4，Zn原子位于晶胞内部，共4个，则晶胞质量为4×(65+32)g/mol÷6.02×1023mol-1)，晶胞的体积为(540.0×10-10cm)3，则密度为ρ==4.1g•cm-3；故答案为：=4.1。

考点：考查了核外电子排布、杂化类型、等电子体、晶体类型与性质、晶胞计算的相关知识。