题目内容
【题目】已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素,A与B,C、D与E分别位于同一周期。A原子L层上有2对成对电子,B、C、D的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C3DB6型离子晶体X,CE、FA为电子数相同的离子晶体。
(1)写出A元素的基态原子外围电子排布式:_______________________________。F的离子电子排布式:__________。
(2)写出X涉及化工生产中的一个化学方程式:______________________。
(3)试解释工业冶炼D不以DE3而是以D2A3为原料的原因:_____________。
(4)CE、FA的晶格能分别为786 kJ·mol-1、3 401 kJ·mol-1,试分析导致两者晶格能差异的主要原因是___________________________。
(5)F与B可形成离子化合物,其晶胞结构如图所示。F与B形成的离子化合物的化学式为________________;该离子化合物晶体的密度为ag·cm-3,则晶胞的体积是____________________(只要求列出算式)。
【答案】2s22p4 1s22s22p63s23p6 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ Al2O3为离子晶体(或者离子化合物),而AlCl3为分子晶体(或者共价化合物) CaO晶体中Ca2+、O2-带的电荷数大于NaCl晶体中Na+、Cl-带的电荷数 CaF2
【解析】
A原子L层上有2对成对电子,说明A是第二周期元素,L层上s轨道有两个成对电子,p轨道上有4个电子,所以A为O;因为A、B位于同一周期,故B也是第二周期元素,又B可形成离子晶体C3DB6,故B为F;又因为C、D与E分别位于同一周期,故前20号元素中C、D与E只能位于第三周期。在C3DB6中,F是负一价,故C只能为正一价,则D是正三价,所以C是Na,D是Al。再结合CE、FA为电子数相同的离子晶体,故E为Cl,F为Ca。据此解答。
(1)由题干分析可知,A为O,F为Ca,所以A元素的基态原子外围电子排布式:2s22p4; F的离子电子排布式:1s22s22p63s23p6;
(2)电解铝工业中常加入冰晶石来降低Al2O3的熔融温度,反应方程式为:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑;
(3)因为Al2O3为离子晶体,熔融状态可导电,而AlCl3为分子晶体,熔融状态不导电,故工业上工业冶炼Al不以AlCl3而是以Al2O3为原料;
(4)因为Ca2+和Cl-电子层结构相同,O2-和Na+电子层结构相同,且Ca2+、O2-带的电荷数大于NaCl晶体中Na+、Cl-,故NaCl晶格能低于CaO晶格能;
(5)从所给晶胞结构示意图可知其中F-全在内部,有8个,Ca2+有 ,故形成的离子化合物的化学式为CaF2;CaF2晶体的密度为ag·cm-3,则晶胞的体积是
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