Question

元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。

(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

①在1个晶胞中，X离子的数目为________。

②该化合物的化学式为________。

(2)Z的氢化物(H₂Z)在乙醇中的溶解度大于H₂Y，其原因是_________。

(3)Y与Z可形成YZ₄^2-，YZ₄^2-的空间构型为________(用文字描述)。

(4)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH₃)₄]Cl₂，1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。

(5)请比较亚氯酸(HClO₂)和氯酸(HClO₃)的酸性强弱：HClO₂________HClO₃（填“＞”“＜”或“＝”），试从分子结构与性质的关系解释原因_______ 。

Answer

4 ZnS 水分子与乙醇分子之间形成氢键 正四面体 16NA或16×6.02×1023个 ＜ HClO2和HClO3可以分别表示为(HO)ClO和(HO)ClO2，HClO3分子中非羟基氧原子的数目大于HClO2分子中非羟基氧原子的数目，故HClO3分子中Cl的正电荷更高，导致-O-H中的电子更向Cl偏移，因而在水分子作用下，更易电离出H+，即酸性更强(只要答出HClO3分子中非羟基氧原子的数目多，分子中Cl的正电荷更高即可给分)

【解析】

元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，则X为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y是S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素最外层电子数小于或等于8，所以Z是O元素，然后根据问题分析解答。

根据上述分析可知X是Cu元素，Y是S元素，Z是O元素。

(1)①X离子位于晶胞的顶点和面心，则在1个晶胞中，含有的X离子数目=8×+6×=4；

②该晶胞中X离子数目8×+6×=4；Y离子位于晶胞内，离子数目=4，所以X和Y离子数目之比等于4：4=1：1，故该化合物的化学式为ZnS；

(2)在乙醇的水溶液中，水分子和乙醇分子之间易形成氢键，氢键的存在导致其溶解性增大而H2O与H2S分子间无氢键形成，因此溶解度较小；

(3)SO42-中价层电子数=4+×(6+2−4×2)=4，且S原子上没有孤电子对，所以SO42-呈正四面体结构；

(4)在[Zn(NH3)4]Cl2中含有4个配位体NH3，4个配位体NH3的N原子与中心离子Zn2+形成4个配位键，配位键属于σ键；在每个配位体中含有3个N-H共价键，共价键也属于σ键，因此每1 mol配合物[Zn(NH3)4]Cl2中含有的σ键数目为：(3×4+4) mol×NA/mol=16 NA；

(5)HClO2和HClO3都是一元酸，可以分别表示为(HO)ClO和(HO)ClO2，HClO3分子中非羟基氧原子的数目大于HClO2分子中非羟基氧原子的数目，故HClO3分子中Cl的正电荷更高，导致-O-H中的共用电子对更向Cl偏移，因而在水分子作用下，更易电离出H+，即溶液的酸性更强。