Question

9．图1为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素．

（1）写出元素⑤的原子轨道表示式．
（2）写出元素⑨的基态原子的价电子排布式3d⁸4s²．
（3）表中属于ds区的元素是⑩（填编号）
（4）元素⑩形成的单质是由金属键形成的晶体，该晶体采取的堆积方式是面心立方最密堆积，晶体中⑩元素原子的配位数是12．
（5）元素④、⑤、⑥、⑦的离子半径由小到大的顺序是Al³⁺＜Mg²⁺＜Cl^-＜S^2-（用离子符号表示）
（6）写出元素①和元素⑧形成化合物的电子式K⁺[：H]^-．
（7）元素⑨与⑩的第二电离能分别为：I_⑨=1753kJ/mo1，I_⑩=1959kJ/mo1，第二电离能I_⑨＜I_⑩的原因是铜失去的是全充满的3d¹⁰电子，镍失去的是4s¹电子．
（8）科学家发现，②、④、⑨三种元素的原子形成的晶体具有超导性，其晶胞的结构特点如图2所示（图中②、④、⑨分别位于晶胞的体心、顶点、面心），则该化合物的化学式为MgNi₃C（用对应的元素符号表示）．

Answer 1

分析 由元素在周期表中的位置可知，①为H，②为C，③为O，④为Mg，⑤为Al，⑥为S，⑦为Cl，⑧为Ca，⑨为Ni，⑩为Cu；
（1）元素⑤为Al，核电荷数为13，其基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p¹，再画出电子轨道表达式；
（2）Ni元素原子核外电子数为28，先结合能量最低原理书写核外电子排布式，再写出价电子排布式；
（3）以上元素只有Cu为ds区元素；
（4）Cu为金属元素，其单质晶体为金属晶体，含有金属键；根据晶胞类型判断原子的堆积方式；根据晶胞类型判断配位数；
（5）离子的电子层越多，半径越大，具有相同电子层结构的离子，原子序数大的离子半径小；
（6）钾是活泼金属元素，而氢为非金属元素，则KH是离子化合物，根据电子式的书写来回答；
（7）Cu⁺的外围电子排布为3d¹⁰，Ni⁺的外围电子排布为3d⁸4s¹，Cu⁺的核外电子排布更稳定；
（8）根据均摊法计算晶胞中Mg、Ni、C原子数目，确定化学式．

解答 解：由元素在周期表中的位置可知，①为H，②为C，③为O，④为Mg，⑤为Al，⑥为S，⑦为Cl，⑧为Ca，⑨为Ni，⑩为Cu；
（1）元素⑤为Al，Al原子的质子数为13，其基态时的轨道表示式为，故答案为：；
（2）Ni元素原子核外电子数为28，核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，则价电子排布式为3d⁸4s²，故答案为：3d⁸4s²；
（3）元素周期表中位于ds区的元素为第ⅠB、ⅡB族，以上元素只有Cu为ds区元素，故答案为：⑩；
（4）晶体Cu中含有的化学键为金属键；该晶胞类型为面心立方晶胞，则其堆积类型为面心立方最密堆积；根据晶胞结构，铜原子位于顶点和面心，一个晶胞中距离顶点铜原子最近且距离相等的、位于面心的铜原子数为3，由于该铜原子被8个晶胞共有，每个面心铜原子计算了两次，则顶点铜原子配位数为：3×8÷2=12，即配位数为12，
故答案为：金属；面心立方最密堆积；12；
（5）离子的电子层越多，半径越大，具有相同电子层结构的离子，原子序数大的离子半径小，所以离子半径由小到大的顺序为Al³⁺＜Mg²⁺＜Cl^-＜S^2-，
故答案为：Al³⁺＜Mg²⁺＜Cl^-＜S^2-；
（6）K和H形成的化合物氯化钙是离子化合物，电子式为K⁺[：H]^-，故答案为：K⁺[：H]^-；
（7）Cu⁺的外围电子排布为3d¹⁰，呈半充满状态，比较稳定，Ni⁺的外围电子排布为3d⁸4s¹，Cu⁺的核外电子排布更稳定，失去第二个电子更难，元素铜的第二电离能高于镍的，
故答案为：铜失去的是全充满的3d¹⁰电子，镍失去的是4s¹电子；
（8）晶胞中Mg处于顶点，C处于体心，Ni处于面心，则晶胞中Ni原子数目为6×$\frac{1}{2}$=3、C原子数目为1、Mg原子数目为8×$\frac{1}{8}$=1，则其化学式为MgNi₃C，故答案为：MgNi₃C．

点评 本题考查位置、结构、性质的应用，涉及元素周期表中元素的分区、元素周期表中元素的位置、电子排布式、分子构型、非金属性比较等，综合性较强，题目难度中等．