Question

【題目】已知X、Y、Z都是元素周期表中前四周期的元素，他們的原子序數依次增大，并且不在同一個周期。元素X的原子核外有8個運動狀態不同的電子。元素Y基態原子的最外電子層沒有空軌道，而且成對電子數是未成對電子數的2倍。元素Z基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為2。

(1)基態X原子的核外電子排布圖（軌道表達式）為_________，X的氫化物在乙醇中的溶解度大于Y的氫化物，其原因是________________________。

(2)X與Y形成的固體YX3中存在(a)所示的三聚分子，該分子中Y原子的雜化軌道類型為_______。基態Y原子中，核外能級最高的原子軌道上，具有的電子數為______。

(3)X與Y還可以形成YX42-離子，YX42-的空間構型為_________，寫出一種與YX42-互為等電子體的分子的化學式________。

(4)Z與Y的離子形成化合物晶體的晶胞如圖(b)所示。在晶胞中，Z離子的配位數為_________，該化合物的化學式為______。

(5)Z的氯化物與氨水反應可形成配合物[Z(NH3)4]Cl2，1mol該配合物中含有鍵的數目為_______。

Answer 1

【答案】 水分子與乙醇分子之間形成氫鍵 sp3 4 正四面體 CCl4或SiCl4等 4 ZnS 16NA

【解析】

元素X的原子核外有8個運動狀態不同的電子，則X是8號O元素；元素Y基態原子的最外電子層沒有空軌道，而且成對電子數是未成對電子數的2倍，則Y是S元素；元素Z基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為2，Z是Zn元素。據此分析解答。

根據上述分析可知X是O元素，Y是S元素，Z是Zn元素。

(1)根據原子構造原理，結合泡利不相容原理和可知基態O原子的核外電子排布圖為；由于O原子半徑小，元素的非金屬性強，H2O中的共價鍵的共用電子對偏向O原子一方，使H幾乎成為裸露的質子，因此導致水分子與乙醇分子之間形成氫鍵，增加了分子之間的吸引力，因此水容易溶于乙醇，而H2S分子與乙醇分子之間沒有氫鍵的存在，在乙醇在溶解度很小；

(2)S原子與O原子形成三聚分子，每個S原子與4個O原子形成共價鍵，且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論可知SO3中S原子雜化軌道類型為sp3雜化；基態Y原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p4，可見其能級最高的原子軌道是3p軌道，該軌道上具有的電子數為4個；

(3)X與Y還可以形成SO42-離子，在SO42-離子中S原子的價層電子對數為：4+=4，且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論可知SO42-離子的空間構型為正四面體，根據等電子體的含義可知與SO42-互為等電子體的分子的化學式可能為CCl4或SiCl4等；

(4)根據S與Zn的離子形成化合物晶體的晶胞結構可知：在晶胞中，Z離子的配位數為4，在一個晶胞中含有Zn：，含有S原子數為4，Zn：S=1：1，所以該化合物的化學式為ZnS；

(5)Zn的氯化物與氨水反應可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2中，在一個配位體中含有3個σ鍵，四個配位體共含有4×3=12個，還有NH3中的N原子與Zn2+形成的四個配位鍵也屬于σ鍵，因此1個[Zn(NH3)4]Cl2中含有的σ鍵為12+4=16個，則1mol該配合物中含有σ鍵的數目為16NA。