Question

14．（1）已知元素M是组成物质NH₄Al（SO₄）₂的一种元素．元素M的气态原子逐个失去第1个至第4个电子所需能量（即电离能，用符号I₁至I₄表示）如表所示：

	I1	I2	I3	I4
电离能（kJ/mol）	578	1817	2745	11578

元素M的名称是铝．
（2）不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用电负性来表示，下面是某些短周期元素电负性：

元素符号	Li	Be	B	C	O	F	Na	Al	Si	P	S	Cl
电负性	1.0	1.57	2.0	2.5	3.5	4.0	0.9	1.61	1.8	2.1	2.5	3.0

①通过分析电负性变化规律，确定Mg的电负性（用x表示）最小取值范围：0.9＜x＜1.57．
②某有机化合物结构式为，其中S-N中，你认为共用电子对偏向谁？氮（写原子名称）
③已知元素电负性的差值一般大于1.7时，原子间形成离子键，小于该值则原子间形成共价键，请指出下列原子之间形成的化学键是离子键还是共价键．Be和F离子键，Si和Cl共价键．
（3）工业上冶炼Z时用到的催化剂是冰晶石，制取冰晶石（Na₃AlF₆）的化学方程式如下：
2Al（OH）₃+12HF+3A═2Na₃AlF₆+3CO₂↑+9H₂O
①反应物A的化学式为 Na₂CO₃，属于离子晶体
②冰晶石（Na₃AlF₆）是离子化合物，由两种微粒构成，冰晶石晶胞结构如图所示，“●”位于大立方体顶点和面心，“○”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处“▽”所代表的微粒是Na⁺（填具体的微粒符号）
③若Na₃AlF₆的摩尔质量为Mg/mol，若该晶胞的边长为acm，密度为ρg/cm³，设N_A表示阿伏伽德罗常数，则N_A=$\frac{4M}{ρ{a}^{3}}$/mol（用M、a、ρ表示）．

Answer 1

分析 （1）从其电离能变化知，当原子失去第四个电子时，其电离能急剧增加，说明该元素失去三个电子时为稳定结构，则该元素最外层有3个电子；
（2）题中给出的x值与其原子在分子中吸引电子的能力有关，可根据元素周期性变化来推测Mg的x值，以表中数值可看出，同周期中元素的x值随原子半径的减小而增大，同主族自上而下x值减小，x值的变化体现周期性的变化；当电负性之差大于1.7时，为离子键，小于1.7为共价键；
（3）①根据质量生成判断A的化学式，并以此确定晶体类型；
②该晶胞中●个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，○个数=12×$\frac{1}{4}$+8=11，根据化学式知，冰晶石中阳离子和阴离子个数之比为3：1，据此判断大立方体的体心处▽所代表的微粒；
③该晶胞的体积为a³cm³，质量为4×$\frac{M}{{N}_{A}}$，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）从其电离能变化知，当原子失去第四个电子时，其电离能急剧增加，说明该元素失去三个电子时为稳定结构，则该元素最外层有3个电子，N原子最外层有5个电子、Al氧原子最外层有3个电子、Si原子最外层有4个电子、S原子最外层有6个电子、O原子最外层有6个电子，所以符合条件的是Al元素，
故答案为：铝；
（2）①依据Mg在元素周期表中的位置，同周期介于钠和铝之间其电负性范围：0.9＜x＜1.61，同主族应小于Be，既x＜1.57，综上，0.9＜x＜1.57，
故答案为：0.9＜x＜1.57；
②电负性2.5＜x（N）＜3.5，大于S的2.5，则N原子电负性强，共用电子对偏向氮，故答案为：氮；
③元素电负性的差值一般大于1.7时，原子间形成离子键，小于该值则原子间形成共价键，Be和F的电负性之差为 4.0-1.57=2.43＞1.7，为离子键，
Si和Cl的电负性之差为3.0-1.8=1.2＜1.7，为共价键．
故答案为：1.7；离子键；共价键；
（3）①根据反应的方程式并依据原子守恒可知，A应该是Na₂CO₃．Na₂CO₃是离子化合物，属于离子晶体，故答案为：Na₂CO₃；离子； 
②根据晶胞的结构可知，晶胞中含有●的个数是8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4个，含有○的个数是12×$\frac{1}{4}$+8=11．根据化学式知，Na⁺和[AlF₆]^3- 的个数比是3：1，则白色球和黑色球之比接近3：1，要使其为3：1，则▽所代表的应该是Na⁺，
故答案为：Na⁺；
③该晶胞的体积为a³cm³，质量为4×$\frac{M}{{N}_{A}}$，根据ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{4M}{{{N_A}×{a^3}}}$g/cm³，则N_A=$\frac{4M}{ρ{a}^{3}}$/mol，
故答案为：$\frac{4M}{ρ{a}^{3}}$/mol．

点评 本题考查晶胞计算、电负性、电离能、原子核外电子排布等知识点，为高考高频点，知道电离能规律及反常现象、构造原理等知识点，熟练掌握物质结构知识，难点是晶胞计算，题目难度中等．