Question

已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48．X的一种1：1型氢化物分子中既有σ键又有π键．Z是金属元素，Z的单质和化合物有广泛的用途．已知Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子．工业上利用ZO₂和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M（M可看做一种含氧酸盐）．M有显著的“压电性能”，应用于超声波的发生装置．经X射线分析，M晶体的最小重复单位为正方体（如图），边长为4.03×10^-10m，顶点位置为Z⁴⁺所占，体心位置为Ba²⁺所占，所有棱心位置为O^2-所占．
（1）Y在周期表中位于______；Z⁴⁺的核外电子排布式为______；
（2）X的该种氢化物分子构型为______，X在该氢化物中以______方式杂化．X和Y形成的化合物的熔点应该______（填“高于”或“低于”）X氢化物的熔点．
（3）①制备M的化学反应方程式是______；
②在M晶体中，若将Z⁴⁺置于立方体的体心，Ba²⁺置于立方体的顶点，则O^2-处于立方体的______；
③在M晶体中，Z⁴⁺的氧配位数为______；
④已知O^2-半径为1.40×10^-10 m，则Z⁴⁺半径为______m．

Answer

因为Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子，Z应是Ti，原子序数为22，X的一种1：1型氢化物分子中既有σ键又有π键，应为H-C≡C-H，则X为C元素，X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48，则Y的原子序数为20，应为Ca元素，
（1）根据原子核外电子排布特点判断元素在周期表中的位置；根据能量最低原理书写电子排布式；
（2）X的氢化物为H-C≡C-H，根据结构和成键特点判断空间构型和杂化类型；
（3）①根据反应物和生成物结合质量守恒定律书写化学方程式；
②在M晶体中，若将Z4+置于立方体的体心，Ba2+置于立方体的顶点，则O2-处于立方体的面心；
③根据晶胞的结构判断；
④根据晶胞可知，O2-和Z4+的直径之和为4.03×10-10m．
【解析】
（1）Y为Ca元素，原子序数为20，原子核外有4个电子层，最外层电子数为2，则应位于周期表第四周期、第ⅡA族，Z为Ti，离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，
故答案为：第四周期、第ⅡA族；1s22s22p63s23p6；
（2）X为C，对应的氢化物为乙炔，为直线形分子，C形成2个δ键，为sp杂化，X和Y形成的化合物为CaC2，为离子晶体，熔点高于分子晶体，故答案为：直线型；sp；高于；
（3）①由题意知M为BaTiO3，反应的化学方程式为TiO2+BaCO3═BaTiO3+CO2↑，
故答案为：TiO2+BaCO3═BaTiO3+CO2↑；
 ②在BaTiO3晶体中，若将Ti4+置于立方体的体心，Ba2+置于立方体的顶点，则O2-只能处于立方体的面心，
故答案为：面心；
③由BaTiO3晶胞可知，每个Ti4+周围有6个O2-，所以Ti4+的氧配位数为为6，
故答案为：6；
④设Ti4+的半径为r，则有2×1.40×10-10m+2r=4.03×10-10m，则r=6.15×10-11m，
故答案为：6.15×10-11．