Question

2．图1为元素周期表的另一种画法--塔式周期表，上面标有部分族及部分元素．请根据周期表中所列的元素回答问题：

（1）第一电离能最小的元素为K（填元素符号）．
（2）元素Y最高价氧化物的水化物，其中心原子杂  化方式为sp³．
（3）属于过渡元素的有钪、铁（填元素名称），其中未成对电子数较少的原子，其价电子排布式为3d¹4s²．
（4）KY和Y₃熔点分别为776℃、306℃，其原因为KCl为离子晶体，FeCl₃为分子晶体．
（5）原子簇是由几个到几百个原子组成的相对独立的物质结构单元，如铝原子簇Al1₃、Al1₄．已知原子簇价电子总数为2，8，20，34，40，58…时，原子簇可稳定存在．
①铝原子簇中铝原子之间的作用力为化学键（填“化学键”、“范德华力”或“氢键”）．
②Al1₃的稳定化合价为-1．
③Al1₄与周期表中所列元素Mg（填元素符号）的性质相似，其原因为Al₁₄价电子为42，原子簇要达到稳定结构即价电子40，需要失去2个电子．
（6）NaCl的晶胞结构如图2，若将晶胞面心和体心的原子除去，顶点的Na换为U，棱心的C1换为O，得到UOn晶胞结构．已知立方晶胞参数a=415.6pm，U的相对原子质量为238．
①n=3．
②晶体的密度为$\frac{238+16×3}{（415.6×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$ g•cm^-3（列出计算式即可）．

Answer 1

分析 （1）根据周期表中所列元素，同主族元素原子序数越大，第一电离能越小；
（2）元素Y为Cl，最高价氧化物的水化物为HClO₄，根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断中心原子的杂化方式；
（3）Z和W分别为Sc和Fe，为过渡元素，根据电子排布式分析未成对数目；
（4）KY和Y₃熔点分别为776℃、306℃，差异较大，从晶体类型角度考虑；
（5）①原子簇是由几个到几百个原子组成的相对独立的物质结构单元，能稳定存在，据此判断铝原子簇中铝原子之间的作用力；
②根据原子簇的稳定的电子结构考虑；
③根据原子簇的稳定的电子数分析，考虑原子簇达到稳定结构需要的电子数；
（6）①立方晶胞中，面心粒子占$\frac{1}{2}$，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，体心粒子为整个晶胞所有，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，据此计算n的值；
②根据晶体密度公式ρ=$\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$计算，其中z为一个晶胞的粒子数，Mr为一个粒子的相对质量，V为一个晶胞的体积．

解答 解：（1）根据周期表中所列元素，同主族元素原子序数越大，第一电离能越小，第一主族的元素在同周期元素中，第一电离能最小，则第一电离能最小的元素为K，
故答案为：K；
（2）元素Y为Cl，最高价氧化物的水化物为HClO₄，根据VSEPR理论，对于ClO₄^-，中心Cl原子的配位原子数为BP=4，孤电子对数为LP=$\frac{7-2×4+1}{2}$=0，则价层电子对数为VP=BP+LP=4+0=4，根据杂化轨道理论，中心Cl原子为sp³杂化，
故答案为：sp³；
（3）Z和W分别为Sc和Fe，为过渡元素，Sc的价电子排布式为3d¹4s²，未成对电子数为1，Fe的价电子排布式为3d⁶4s²，未成对电子数为4，则未成对电子数较少的原子为Sc，其价电子排布式为3d¹4s²，
故答案为：钪；铁；3d¹4s²；
（4）KY和Y₃熔点分别为776℃、306℃，差异较大，从晶体类型角度考虑，KCl为离子晶体，Cl₃为分子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体，
故答案为：KCl为离子晶体，FeCl₃为分子晶体；
（5）①原子簇是由几个到几百个原子组成的相对独立的物质结构单元，能稳定存在，据此可判断铝原子簇中铝原子之间的作用力为化学键；
②Al₁₃的价电子数目为13×3=39，原子簇达到稳定结构，价电子数目应为40，因此需要得到一个电子达到稳定状态，则Al₁₃的化合价为-1；
③Al₁₄的价电子数目为14×3=42，原子簇达到稳定结构，价电子数目应为40，因此需要失去两个电子达到稳定状态，这与该周期表中所列元素X，即Mg的性质相似，
故答案为：Mg；Al₁₄价电子为42，原子簇要达到稳定结构即价电子40，需要失去2个电子；
（6）①立方晶胞中，面心粒子占$\frac{1}{2}$，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，体心粒子为整个晶胞所有，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，将NaCl晶胞中面心和体心的原子除去，顶点的Na换为U，棱心的C1换为O，得到UOn晶胞结构，则一个晶胞中U的个数为$8×\frac{1}{8}$=1，O的数目为$12×\frac{1}{4}$=3，则n的值为3，
故答案为：3；
②取1mol晶胞，则含有N_A个晶胞，一个晶胞的体积为V₀=a³=（415.6×10^-10）cm³，1mol晶胞的质量为m=（238+16×3）g，则晶体的密度为ρ=$\frac{238+16×3}{（415.6×1{0}^{-10}）×6.02×1{0}^{23}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{238+16×3}{（415.6×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$．

点评 本题考查物质结构综合知识，结合了塔式元素周期表考查，包含第一电离能，价层电子对互斥理论，杂化轨道理论，晶胞计算，晶体类型的判断，均为高频考点，试题有助于培养综合分析能力，需要有一定的基础，题目难度中等．