Question

20．有_aX、_bY、_cZ三種元素．已知：①各原子序數a、b、c均小于20且a+b+c=25；②元素Y的電子外圍電子構型為nsⁿnpⁿ⁺²；③X和Y在不同條件下可形成X₂Y和X₂Y₂兩種化合物，Y和Z在不同條件下可形成ZY和ZY₂兩種化合物；④Z的硫化物的相對分子質量與Z的氯化物的相對分子質量之比為38：77．據上可推知：
（1）X：Na，Y：O，Z：C（寫元素符號）．
（2）X₂Y₂是離子晶體，構成晶體的微粒是Na⁺和O₂^2-，該晶體中含有離子鍵、共價鍵（填微粒間作用）．
（3）Z的硫化物和氯化物的分子空間構型分別是直線形、正四面體，其中Z原子分別以sp、sp³雜化軌道成鍵，根據電子云重迭方式，Z的硫化物分子中含有的鍵的種類及數目是2個σ鍵和2個π鍵．
（4）Z的一種單質的晶胞結構如右圖所示，則晶胞中Z原子的配位數為4，晶胞密度ρ=$\frac{96}{{a}^{3}•{N}_{A}}$g．cm^-3．（只寫表達式）

Answer 1

分析 元素Y的原子價電子排布為ns²npⁿ⁺²，Y屬于短周期元素，當n=2時，Y是O元素，當n=3時Y是Cl元素；
元素Z的硫化物與元素Z的氯化物，常溫下均為液態(tài)，分別為CS₂和CCl₄，二者的相對分子質量之比為38：77，則Z是C元素；X和Y在不同條件下可形成X₂Y和X₂Y₂兩種固態(tài)化合物，應為Na₂O或Na₂O₂，所以X為Na元素，Y為O元素；又三者原子序數之和為25，則Z的原子序數為25-11-8=6，應為C元素，O和C在不同條件下可形成CO和CO₂兩種氣態(tài)化合物，據此解答．

解答 解：元素Y的原子價電子排布為ns²npⁿ⁺²，Y屬于短周期元素，當n=2時，Y是O元素，當n=3時Y是Cl元素；
元素Z的硫化物與元素Z的氯化物，常溫下均為液態(tài)，分別為CS₂和CCl₄，二者的相對分子質量之比為38：77，則Z是C元素；X和Y在不同條件下可形成X₂Y和X₂Y₂兩種固態(tài)化合物，應為Na₂O或Na₂O₂，所以X為Na元素，Y為O元素；又三者原子序數之和為25，則Z的原子序數為25-11-8=6，應為C元素，O和C在不同條件下可形成CO和CO₂兩種氣態(tài)化合物．
（1）由上述分析可知，X為Na、Y為O，Z為C，故答案為：Na；O；C；
（2）Na₂O₂為離子化合物，組成離子為Na⁺和O₂^2-，含有離子鍵、共價鍵，故答案為：離子；Na⁺和O₂^2-；離子鍵、共價鍵；
（3）CS₂與CO₂的價電子數目相等，為等電子體，結構相似，為直線形分子，C原子采取sp雜化，CCl₄中C原子與4個Cl原子形成4個共價鍵，沒有孤對電子，為正四面體結構，C原子采取sp³雜化；
CS₂的結構式為S=C=S，含有2個σ鍵和2個π鍵，
故答案為：直線形；正四面體；sp；sp³；2個σ鍵和2個π鍵；
（4）晶胞中Z原子與周圍的4個Z原子形成正四面體結構，晶胞中Z原子的配位數為4，晶胞中Z原子數目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，晶胞質量為$\frac{8×12}{{N}_{A}}$g，晶胞密度ρ=$\frac{8×12}{{N}_{A}}$g÷（acm）³=$\frac{96}{{a}^{3}•{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：4；$\frac{96}{{a}^{3}•{N}_{A}}$g．cm^-3．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及元素的推斷、分子的構型、雜化方式、化學鍵、晶胞計算等，推斷元素是解題關鍵，題目難度中等．