Question

12．X、Y、Z、W為按原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素，已知：①X元素原子價(jià)電子排布式為ns²np³，且原子半徑是同族元素中最小的．②Y元素是地殼中含量最多的元素；W元素的電負(fù)性略小于Y元素，在W原子的電子排布中，p軌道上只有一個(gè)未成對電子．③Z元素的電離能數(shù)據(jù)如表（kJ/mol）：

I1	I2	I3	I4	…
496	4562	6912	9540	…

請回答：
（1）Z₂Y₂的電子式為，含有的化學(xué)鍵類型為離子鍵、非極性鍵，Z₂Y₂為離子晶體、
（2）Z₂Y₂遇水發(fā)生強(qiáng)烈水解產(chǎn)生一種氣體A，溶液呈堿性，則A的結(jié)構(gòu)式為，其分子空間構(gòu)型為直線型．
（3）X、Y、Z、W四種元素所形成的單質(zhì)中，硬度最大的是金剛石（填物質(zhì)的名稱）；晶體ZW的熔點(diǎn)比晶體XW₄明顯高的原因是NaCl為離子晶體而CCl₄為分子晶體；XW₄中X原子的雜化軌道類型為sp³．
（4）ZW晶體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示．設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M g/mol，晶體的密度為ρ g/cm³．阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則晶體中兩個(gè)最近的Z離子中心間的距離=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W為按原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素，
①X元素原子價(jià)電子排布式為ns²np³，且原子半徑是同族元素中最小的，則為N；
②Y元素是地殼中含量最多的元素，則Y為O；W元素的電負(fù)性略小于Y元素，在W原子的電子排布中，p軌道上只有一個(gè)未成對電子，則W為Cl，
③Z元素的電離能數(shù)據(jù)可知，Z最外層有1個(gè)電子，原子序數(shù)比O的大，則為Na，然后結(jié)合元素及化合物知識(shí)及化學(xué)用語來解答．

解答 解：X、Y、Z、W為按原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素，
①X元素原子價(jià)電子排布式為ns²np³，且原子半徑是同族元素中最小的，則為N；
②Y元素是地殼中含量最多的元素，則Y為O；W元素的電負(fù)性略小于Y元素，在W原子的電子排布中，p軌道上只有一個(gè)未成對電子，則W為Cl，
③Z元素的電離能數(shù)據(jù)可知，Z最外層有1個(gè)電子，原子序數(shù)比O的大，則為Na，
（1）Z₂Y₂的電子式為，過氧根離子中氧原子和原子間以非極性鍵結(jié)合，鈉離子與過氧根離子間以離子鍵結(jié)合，過氧化鈉屬于離子化合物，
故答案為：；離子鍵、非極性鍵；離子；
（2）Z₂Y₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，基態(tài)O₂分子中并不存在雙鍵，氧分子里形成了兩個(gè)三電子鍵．兩個(gè)氧原子進(jìn)行sp軌道雜化，一個(gè)單電子填充進(jìn)sp雜化軌道，成σ鍵，另一個(gè)單電子填充進(jìn)p軌道，成π鍵．所以氧氣結(jié)構(gòu)式為，分子構(gòu)型為直線型，
故答案為：； 直線型；
（3）X、Y、Z、W四種元素所形成的單質(zhì)中，只有C形成的金剛石為原子晶體，其硬度最大、熔點(diǎn)最高．NaCl為離子晶體而CCl₄為分子晶體，一般情況下離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體的．CCl₄中C原子電子對數(shù)為$\frac{4+1×4}{2}$=4，孤電子對數(shù)為0，故雜化方式為sp³，
故答案為：金剛石；NaCl為離子晶體而CCl₄為分子晶體；sp³；
（4）根據(jù)NaCl晶體的結(jié)構(gòu)示意圖可知，每個(gè)晶胞中含有鈉離子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$=4，氯離子數(shù)為12×$\frac{1}{4}$+1=4，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可知，V=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$，所以晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，晶胞的面對角線為$\sqrt{2}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，NaCl晶體中兩個(gè)最近的鈉離子中心間的距離d應(yīng)為晶胞面對角線的一半，所以d=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，

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

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，推斷元素是解答本題關(guān)鍵，注意利用價(jià)層電子對互斥理論分析分子空間構(gòu)型，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．