Question

[物質結構與性質]（15分）
已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于48。X的一種1:1型常見氣態氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵。Z是金屬元素，Z的單質和化合物有廣泛的用途。已知Z的核電荷數小于28，且次外層有2個未成對電子。工業上利用ZO₂和碳酸鋇在熔融狀態下制取化合物M（M可看做一種含氧酸鹽）。M有顯著的“壓電性能”，應用于超聲波的發生裝置。經X射線分析，M晶體的最小重復單位為正方體（如右圖），頂點位置為Z^4＋所占，體心位置為Ba^2＋所占，所有棱心位置為O^2-所占。

（1）Y在周期表中位于______________；Z^4＋的核外電子排布式為______________；
（2）X的該種氫化物分子構型為___________，X在該氫化物中以___________方式雜化。X和Y形成的化合物的熔點應該_____（填“高于”或 “低于”）X的該氫化物的熔點。
（3）①制備M的化學反應方程式是________________________________________；
②在M晶體中，若將Z^4＋置于立方體的體心，Ba^2＋置于立方體的頂點，則O^2－處于立方體的______；
③在M晶體中，Z^4＋的氧配位數為________；

Answer 1

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

試題分析：根據題意可知：X是C，X的一種1:1型常見既有σ鍵又有π鍵氣態氫化物分子是C₂H₂.Y是Ca；Z是Ti。（1）Ca在周期表中位于第四周期 第ⅡA族；Z^4＋的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；（2）X的該種氫化物分子C₂H₂構型為直線形；C在該氫化物中以sp方式雜化。X和Y形成的化合物CaC₂是離子化合物，而C₂H₂的則是有分子構成的分子晶體。由于在離子化合物中離子間以離子鍵結合，而后者則是有分子通過分子間作用力結合的所以熔點CaC₂應該高；（3）①制備M的化學反應方程式是TiO₂+BaCO₃BaTiO₃+CO₂↑；②根據晶體結構可知，在M晶體中，含Ba:1；含有Ti:8×1/8=1；含有O：12×1/4=3.所以該晶體的化學式是BaTiO₃。在BaTiO₃晶體中，若將Ti⁴⁺置于立方體的體心，Ba²⁺置于立方體的頂點，則O^2-只能處于立方體的面心，③在M晶體中，由晶胞可知，每個Ti⁴⁺周圍有6個O^2-，所以Ti⁴⁺的氧配位數為為6，所以Ti^4＋的氧配位數為6個。