Question

【化学——选修物质结构与性质】

X是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y基态原子的3p轨道上有2个未成对电子。元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍。回答下列问题：

（1）元素X在元素周期表中位于            区，单质X的晶体类型为            ，其中X原子的配位数为              。

（2）已知元素Y可与元素Z的相对原子质量只差为16，则元素Y基态原子的外围电子排布图为                   ，其同周期元素中，第一电离能最大的是________________（写元素符号）。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是_____________（写化学式），该酸根离子的立体构型为_____________。

（3）Z的氢化物在乙醇中的溶解度大于Y的氢化物，其原因是                   。

（4）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH₃)₄]Cl₂，1mol该配合物中含有σ键的数目为                     。

（5）X与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。

该化合物的化学式为_______________，已知此晶体的密度为ρg·cm^–3，阿伏伽德罗常数为N_A，则此晶胞中X与Y的最近距离是           cm。（写出计算式，不要求计算结果。）

Answer

（1）ds；金属晶体；12

（2）；Ar；H2SO4；正四面体形

（3）水分子与乙醇分子间可形成氢键，而硫化氢不能，所以硫化氢在乙醇中的溶解度小于水的溶解度

（4）16NA（5）ZnS

【解析】

试题分析：元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有2个未成对电子，则Y是S或Si元素，结合题中与Zn形成的晶胞结构可知，在晶胞中X离子数为8×1/8+6×1/2=4，Y离子数为4，所以X、Y的个数比为1：1，可推得Y为S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素最外层电子数小于或等于8，所以Z是O元素。

（1）由以上分析可知，X为Zn元素，在元素周期表中位于ds区，单质X的晶体类型为金属晶体，属于面心立方结构。X原子的配位数为12。故答案为：ds；金属晶体；12；

（2）已知元素Y可与元素Z的相对原子质量只差为16，则元素Y为硫元素，其基态原子的外围电子排布图为；其同周期元素中，第一电离能最大的是Ar。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是H2SO4；SO42-的立体构型为正四面体形。

（3）Z的氢化物是水、Y的氢化物是硫化氢，由于水分子与乙醇分子间能形成氢键，而硫化氢不能，所以水在乙醇中的溶解度大于硫化氢。故答案为：水分子与乙醇分子间可形成氢键，而硫化氢不能，所以硫化氢在乙醇中的溶解度小于水的溶解度；

（4）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，该化合物中N-H键及配位键均是σ键，1mol该配合物中含有σ键的数目为16。

（5）由上述分析可知，该化合物的化学式为ZnS，且每个晶胞中含有4个ZnS。已知此晶体的密度为ρg·cm–3，阿伏伽德罗常数为NA，设晶胞的边长为a，则，再根据晶胞中Zn原子与S原子之间最短距离为对角线的1/4，而对角线为，所以Zn原子与S原子之间最短距离为。

考点：考查位置结构性质的相互关系应用

【名师点睛】本题主要考查了电子排布图、氢键、空间构型、配合物理论、σ键、晶体类型、晶体结构等知识点，内容较多，中等难度。有关晶胞的计算是晶体结构与性质考查的重要知识点，也是历次高考的重点内容之一。晶胞是描述晶体结构的基本单元，数量巨大的晶胞“无缝隙并置”构成晶体。晶胞中微粒数目的计算方法通常采用“均摊发”，“均摊法”的原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个原子分得的份额就是；（1）利用“均摊法”计算长方体（包括立方体）晶胞中不同位置的微粒数：①微粒位于顶角同为8个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；②微粒位于棱上同为4个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；③微粒位于面上同为2个晶胞所共有，微粒属于该晶胞；④微粒位于晶胞内部，整个微粒属于该晶胞。（2）计算非长方体晶胞中微粒视具体情况而定：①如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角（1个C原子）被3个六边形共有，每个C原子有属于某个六边形；②如金刚石晶胞为正四面体结构，其顶角（1个C原子）被12个六边形共有，每个C原子有属于某个六边形。（3）团簇分子中含有的原子个数即是该分子独有的，注意不能用均摊法计算。