Question

11．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48．X是有機物主要組成元素．X的一種1：1型氣態(tài)氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵．Z是金屬元素，Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個未成對電子．
（1）X在該氫化物中以sp方式雜化．X和Y形成的化合物的熔點應該高于（填“高于”或“低于”）X氫化物的熔點．
（2）Y在周期表中位于第ⅡA族第四周期；Z⁴⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶．
（3）工業(yè)上利用ZO₂和碳酸鋇在熔融狀態(tài)下制取化合物M（M可看作一種含氧酸鹽）．經(jīng)X射線分析，M晶體的最小重復單位為正方體（如圖），邊長為4.03×10^-10 m，頂點位置為Z⁴⁺所占，體心位置為Ba²⁺所占，所有棱心位置為O^2-所占．
①制備M的化學反應方程式是TiO₂+BaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaTiO₃+CO₂↑（Z用元素符號表示）．
②在M晶體中，Ba²⁺的氧配位數(shù)（Ba²⁺周圍等距且最近的O^2-的數(shù)目）為12．
③晶體M密度的計算式為ρ=$\frac{233g/mol}{（4.03×10{\;}^{-8}cm）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$（僅寫出計算表達式，不用計算）．

Answer 1

分析 Z是金屬元素，Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個未成對電子，其價層電子排布應當是3d²4s²，所以Z為Ti元素，X的一種1：1型氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵，應為H-C≡C-H，則X為C元素，X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48，則Y的原子序數(shù)為20，應為Ca元素，
（1）X的氫化物為H-C≡C-H，根據(jù)結構和成鍵特點判斷雜化方式，根據(jù)不同類型晶體的性質判斷熔點高低；
（2）Y為Ca元素，位于元素周期表中第ⅡA族第四周期，根據(jù)能量最低原理書寫電子排布式；
（3）①根據(jù)晶胞確定該化合物的化學式，所以高溫條件下，二氧化鈦和碳酸鋇反應生成BaTiO₃和CO₂；
②根據(jù)晶胞判斷Ba²⁺的氧配位數(shù)；
③根據(jù)公式ρ=$\frac{M}{V{N}_{A}}$計算其密度．

解答 解：Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個未成對電子，其價層電子排布應當是3d²4s²，所以Z為Ti元素，X的一種1：1型氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵，應為H-C≡C-H，則X為C元素，X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48，則Y的原子序數(shù)為20，應為Ca元素，
（1）X的氫化物為H-C≡C-H，碳原子形成2個δ鍵，無孤電子對，所以碳為為sp雜化，X和Y形成的化合物是CaC₂，是離子化合物，形成離子晶體，而C₂H₂是共價化合物，形成分子晶體，所以，CaC₂的熔點高于C₂H₂，
故答案為：sp； 高于；
（2）Y為Ca元素，位于元素周期表中第ⅡA族第四周期，鈦是22號元素，根據(jù)能量最低原理，鈦離子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案為：第ⅡA族第四周期；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（3）①M的晶胞中Z⁴⁺個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，O^2-個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，Ba²⁺個數(shù)=1，所以該化合物的化學式為：BaTiO₃；高溫條件下，二氧化鈦和碳酸鋇反應生成BaTiO₃和CO₂，反應方程式為：TiO₂+BaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaTiO₃+CO₂↑，
故答案為：TiO₂+BaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaTiO₃+CO₂↑；
②根據(jù)晶胞結構可笑，Ba²⁺周圍距離最近的氧離子數(shù)為12，故答案為：12；
③該立方體的棱長=1.4×10^-10 m×2+6.15×10^-11m×2=4.03×10^-10 m，體積=（4.03×10^-10 m）³，則ρ=$\frac{M}{V{N}_{A}}$=$\frac{233g/mol}{（4.03×10{\;}^{-8}cm）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$，
故答案為：$\frac{233g/mol}{（4.03×10{\;}^{-8}cm）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$．

點評 本題考查了雜化方式、離子結構示意圖、價電子排布式、電子式的書寫等知識點，難度不大，注意雜化方式的判斷是高考的熱點和學習的重點，會根據(jù)公式計算密度．