题目内容

16．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．试回答下列问题：

（1）写出元素g的基态原子电子排布式[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1．
（2）f在空气中燃烧产物的分子构型为角型（或V字型），中心原子的杂化形式为sp2杂化，该分子是极性分子（选填“极性”、“非极性”）分子．
（3）由a原子跟e原子以1：1相互交替结合而形成的晶体，晶型与晶体e相同．两者相比熔点更高的是SiC（填化学式），试从结构角度加以解释二者同为原子晶体，键长：C-Si键＜Si-Si键，C-Si键更牢固．
（4）c单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示．

若已知c的原子半径为d厘米，NA代表阿伏加德罗常数，c的相对原子质量为M，请回答：
①晶胞中c原子的配位数为12，表示原子空间占有率的代数式为$\frac{\sqrt{2}π}{6}$．
②该晶体的密度为$\frac{\sqrt{2}M}{8{d}^{3}{N}_{A}}$g/cm3（用含有关字母的代数式表示），b、h中，与c单质晶体中原子的堆积方式相同的是Cu（填元素符号）．

分析 由元素在周期表中位置，可知a为C、b为Mg、c为Al、e为Si、f为S、g为Cr、h为Cu．
（1）g为Cr元素，为24号元素，原子核外有24个电子，根据核外电子排布规律来写；
（2）硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，根据价层电子对理论判断其分子构型和中心原子的杂化形式，分子中正负电荷中心不重合，为极性分子，反之为非极性分子；
（3）由C原子跟Si原子以1：1相互交替结合而形成的晶体，晶型与晶体Si相同．均为原子晶体，但Si-C键键长＜Si-Si键长；
（4）①该类型为面心立方最密堆积；据此计算配位数；晶胞面对角线为铝原子半径的4倍，据此计算原子空间占有率；
②根据均摊法计算晶胞中含有原子数目；根据ρ=$\frac{m}{V}$计算，Cu为面心立方．

解答 解：（1）g为Cr元素，为24号元素，原子核外有24个电子，所以核外电子排布式为：[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1，
故答案为：[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1；
（2）S元素，在空气中燃烧生成SO2，S有1对孤对电子，存在S=O键，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，SO2的价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，S原子采取sp2杂化，为角型（或V字型），正负电荷中心不重合，为极性分子，
故答案为：角型（或V字型），sp2杂化，极性分子；
（3）由C原子跟Si原子以1：1相互交替结合而形成的SiC 晶体，晶型与晶体Si相同．均为原子晶体，但Si-C键键长＜Si-Si键长，则Si-C键能大，C-Si键更牢固，SiC的熔点高，
故答案为：SiC；二者同为原子晶体，键长：C-Si键＜Si-Si键，C-Si键更牢固；
（4）①根据图片知，Al单质为面心立方最密堆积，Al原子配位数配位数=3×$\frac{1}{2}$×8=12，铝 的原子半径为d厘米，晶胞的边长为4dcm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$dcm，每个铝晶胞中含有4个原子，则铝原子总体积为4×$\frac{4}{3}$πd3cm3，晶胞体积为（2$\sqrt{2}$dcm）3，故空间利用率为$\frac{4×\frac{4}{3}π{d}^{3}}{（2\sqrt{2}d）^{3}}$=$\frac{\sqrt{2}π}{6}$，
 故答案为：$\frac{\sqrt{2}π}{6}$；                                      
②铝原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，相对原子质量为M，故晶胞的质量=4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，每个铝晶胞中含有4个原子，正方形对角线长度为4d cm，故立方体的棱长为：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=2$\sqrt{2}$d cm，晶胞体积为（2$\sqrt{2}$dcm）3=16$\sqrt{2}$d3cm3，故晶体的密度ρ=$\frac{m}{v}$=$\frac{4×\frac{M}{{N}_{A}}}{（2\sqrt{2}d）^{3}}$=$\frac{\sqrt{2}M}{8{d}^{3}{N}_{A}}$，六方最密堆积，属于镁、锌、钛型，面心立方最密堆积（Cu型），所以与c单质晶体中原子的堆积方式相同的是Cu，
 故答案为：$\frac{\sqrt{2}M}{8{d}^{3}{N}_{A}}$；Cu．

点评 本题考查元素周期表的结构、核外电子排布规律、晶体结构与性质等，题目难度中等，整体把握元素周期表的结构，题目综合性较强，试题培养了学生的综合应用知识的能力．

练习册系列答案
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