Question

[物质结构与性质]（15分）

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型常见气态氢化物分子中既有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（如右图），顶点位置为Z^4＋所占，体心位置为Ba^2＋所占，所有棱心位置为O^2-所占。

（1）Y在周期表中位于______________；Z^4＋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的该氢化物的熔点。

（3）①制备M的化学反应方程式是________________________________________；

②在M晶体中，若将Z^4＋置于立方体的体心，Ba^2＋置于立方体的顶点，则O^2－处于立方体的______；

③在M晶体中，Z^4＋的氧配位数为________；

Answer

⑴第四周期 第ⅡA族；1s22s22p63s23p6；⑵直线形；sp；高于；⑶①TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑②面心；③6

【解析】

试题分析：根据题意可知：X是C，X的一种1:1型常见既有σ键又有π键气态氢化物分子是C2H2.Y是Ca；Z是Ti。（1）Ca在周期表中位于第四周期 第ⅡA族；Z4＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6；（2）X的该种氢化物分子C2H2构型为直线形；C在该氢化物中以sp方式杂化。X和Y形成的化合物CaC2是离子化合物，而C2H2的则是有分子构成的分子晶体。由于在离子化合物中离子间以离子键结合，而后者则是有分子通过分子间作用力结合的所以熔点CaC2应该高；（3）①制备M的化学反应方程式是TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑；②根据晶体结构可知，在M晶体中，含Ba:1；含有Ti:8×1/8=1；含有O：12×1/4=3.所以该晶体的化学式是BaTiO3。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，③在M晶体中，由晶胞可知，每个Ti4+周围有6个O2-，所以Ti4+的氧配位数为为6，所以Ti4＋的氧配位数为6个。

考点：考查元素的推断、原子的杂化方式、化学键的类型、熔沸点的比较及晶体结构的知识。