Question

下表是元素周期表的一部分．表中所列的字母分别代表一种化学元素．

a

b

c

d

e

f

（1）元素a和元素b的简单氢化物熔点较高的是

H₂O

（用化学式填空），其原因是

O元素的非金属性大于C元素，且水中存在氢键，导致水的熔点大于甲烷

．
（2）a和d可形成不同晶体，下列说法正确的是（N_A是阿佛加德罗常数）

ad

．
A．元素a的单质可能是原子晶体或分子晶体
B．mg d元素形成的晶体中，含共价键数目为m N_A/7
C．元素a与元素d形成的化合物40g，含N_A个分子
D．元素d的最高价氧化物6g，含共价键物质的量为0.4mol
（3）c和e形成的化合物的中，每个阳离子周围距离最近且等距离的阳离子有

12

个，一个晶胞中的阴离子数目为

4

个．晶体中阳离子和阴离子核间距为a cm，该化合物相对分子质量为M，N_A为阿伏加德罗常数，则晶体密度为

M

2a3NA

g/cm³．
（4）f原子的外围电子排布式为

3d⁶4s²

，其晶胞结构如图，f单质的晶体密度为ρg/cm³，f相对原子质量为M，阿伏伽德罗常数N_A，则f的原子半径为

3

4

×

3	2M ρNA

．

Answer 1

分析：根据元素在周期表中的位置知，a、b、c、d、e、f分别是C、O、Na、Si、Cl、Fe元素，
（1）同一周期元素中，元素的非金属性随着原子序数的增大而增强，元素的非金属性越强，其氢化物的熔点越高，且水中存在氢键；
（2）C和Si可形成不同晶体，
A．碳元素的单质有金刚石、C₆₀等，根据晶体中存在的微粒确定晶体类型；
B．d是Si元素，硅晶体中每个硅原子含有2个共价键；
C．元素a与元素d形成的化合物是碳化硅，碳化硅是原子晶体；
D．元素d的最高价氧化物是二氧化硅，二氧化硅晶体中每个硅原子含有4个硅氧键；
（3）Na和Cl形成的化合物的中，每个阳离子周围距离最近且等距离的阳离子有12个，一个晶胞中的阴离子数目为4个．晶体中阳离子和阴离子核间距为a cm，该化合物相对分子质量为M，N_A为阿伏加德罗常数，根据ρ=

m

V

计算其密度；
（4）f是Fe元素，铁原子中3d和4s能级上的电子为其外围电子，根据构造原理书写其外围电子排布式；
利用均摊法计算该晶胞中铁原子个数，再结合密度公式进行计算．

解答：解：根据元素在周期表中的位置知，a、b、c、d、e、f分别是C、O、Na、Si、Cl、Fe元素，
（1）同一周期元素中，元素的非金属性随着原子序数的增大而增强，元素的非金属性越强，其氢化物的熔点越高，且水中存在氢键，所以氢化物熔点较高的是H₂O，
故答案为：H₂O；O元素的非金属性大于C元素，且水中存在氢键，导致水的熔点大于甲烷；
（2）C和Si可形成不同晶体，
A．碳元素的单质有金刚石、C₆₀等，金刚石为原子晶体，C₆₀为分子晶体，所以元素a的单质可能是原子晶体或分子晶体，故正确；
B．硅晶体中每个硅原子含有2个共价键，所以mg Si元素形成的晶体中，含共价键数目=

mg

28g/mol

×2×NA/mol=

mNA

14

，故错误；
C．元素a与元素d形成的化合物是碳化硅，碳化硅是原子晶体，其构成微粒是原子，所以不含分子，故错误；
D．元素d的最高价氧化物是二氧化硅，二氧化硅晶体中每个硅原子含有4个硅氧键，则元素d的最高价氧化物6g，其物质的量是0.1mol，则含共价键物质的量为0.4mol，故正确；
故选ad；
（3）Na和Cl形成的化合物的中，每个阳离子周围距离最近且等距离的阳离子个数=3×8×

1

2

=12，一个晶胞中的阴离子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，该晶胞中阴阳离子个数都是4，晶体中阳离子和阴离子核间距为a cm，该化合物相对分子质量为M，N_A为阿伏加德罗常数，ρ=

m

V

=

M NA ×4

(2a)3

g/cm³ =

M

2a3NA

g/cm³，
故答案为：12；4；

M

2a3NA

；
（4）f是Fe元素，铁原子中3d和4s能级上的电子为其外围电子，根据构造原理知其外围电子排布式3d⁶4s²；
该晶胞中铁原子个数=1+

1

8

×8=2，其密度ρ=

M NA ×2

V

g/cm³，所以其V=

2M

ρNA

cm³，
设原子半径为x，设晶胞的棱长为y，y²+2y²=（4x）²
y=

16 3

x，其体积=（

16 3

x）³cm³=

2M

ρNA

cm³，x=

3

4

×

3	2M ρNA

cm，
故答案为：3d⁶4s²；

3

4

×

3	2M ρNA

．

点评：本题以元素周期律和元素周期表为载体考查了物质结构和性质，涉及晶胞的计算、晶体类型的判断、阿伏伽德罗常数的有关计算等知识点，难点是晶胞的计算，要求学生有丰富的空间想象能力及计算能力，难度较大．