Question

（15分）X、Y、Z、Q、W為按原子序數由小到大排列的五種短周期元素，已知：
①X元素與Q處于同一主族，其原子價電子排布式都為ns²np²，且X原子半徑小于Q的。
②Y元素是地殼中含量最多的元素；W元素的電負性略小于Y元素，在W原子的電子排布中，p軌道上只有1個未成對電子。
③Z元素的電離能數據見下表（kJ·mol^－1）：

I1	I2	I3	I4	…
496	4562	6912	9540	…

 
請回答：
（1）XY₂分子空間構型為             ，X原子的軌道雜化方式為           ；QX的晶體結構與金剛石的相似，其中X原子的雜化方式為       ，微粒間存在的作用力是          。
（2）晶體ZW的熔點比晶體XW₄明顯高的原因是                       。
（3）氧化物MO的電子總數與QX的相等，則M為______________（填元素符號）。MO是優良的耐高溫材料，其晶體結構與ZW晶體相似。MO的熔點比CaO的高，其原因是_________________________。

（4）ZW晶體的結構示意圖如右圖。已知：ρ(ZW)＝2.2 g·cm^－3，N_A＝6.02×10²³mol^－1，則ZW晶體中兩個最近的Z離子中心間的距離為               。

Answer 1

⑴ 直線型分子；  sp雜化； sp³雜化；共價鍵 ； ⑵NaCl為離子晶體而CCl₄為分子晶體；
⑶Mg  Mg^2＋半徑比Ca^2＋小，MgO晶格能大      ⑷  4.0×10^{－8 cm}

試題分析：根據題意可推知各種元素分別為：X是C；Y的O；Z是Na；Q是Si；W是Cl。（1）CO₂分子空間構型為直線型；其中X原子的軌道雜化方式為sp雜化；SiC的晶體結構與金剛石的相似，是原子晶體，其中C原子的雜化方式為sp³雜化；C原子與Si原子之間的作用力是共價鍵。（2）NaCl晶體是離子晶體，離子間通過離子鍵結合，離子鍵是一種強烈的相互作用，斷裂較難，因此該化合物的熔點高；而CCl₄是由分子通過分子間作用力結合，分子間作用力是一種比較弱的作用，破壞比較容易，因此該晶體的熔沸點比較低，CCl₄在室溫下為液態。（3）SiC的電子數是20，而氧化物MO的電子總數與SiC的相等，則M的電子數是12，該元素是Mg；MgO是優良的耐高溫材料，其晶體結構與NaCl晶體相似。MgO的熔點比CaO的高，是因為Mg^2＋半徑比Ca^2＋小，MgO晶格能大，斷裂其離子鍵比CaO難，所以熔點較高。（4）在一個晶胞中含有的Na⁺：8×1/8+6×1/2=4;含有的Cl-：12×1/4+1=4.即一個晶胞中含有4個NaCl.所以晶胞的邊長為L，則在晶胞中兩個最近的Na+的距離是整理解得=4.0×10^－8 cm。