Question

12．图1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）请写出元素O的基态原子外围电子排布式3d⁶4s²．
（2）d的氢化物的分子构型为三角锥形，中心原子的杂化形式为sp³；k在空气中燃烧产物的分子构型为V形，中心原子的杂化形式为sp²，该分子是极性（填“极性”或“非极性”）分子．
（3）第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图2，其中序号“8”代表Si（填元素符号）；其中电负性最大的是2（填图2中的序号）．
（4）i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3丙所示．

若已知i的原子半径为d cm，N_A代表阿伏加德罗常数，i的相对原子质量为M，请回答：
①晶胞中i原子的配位数为12，一个晶胞中i原子的数目为4．
②该晶体的密度为$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）元素O属于第四周期第ⅤⅢ族，为Fe元素；
（2）d属于第二周期第ⅤA族，为N元素，其氢化物为NH₃；K属于第三周期第ⅥA族，为S元素；
（3）第三周期8种元素的单质中只有Si为原子晶体，熔沸点最大，熔沸点为原子晶体＞金属晶体＞分子晶体，分子晶体有氩、氯气、S、磷，在分子晶体中Ar只有分子间作用力，沸点最低，氯气、S、磷中只有氯气为气体，其熔沸点在三者中最小；
（4）①i为第二周期第ⅢA族，为Al元素，①根据图甲可知，该类型为面心立方最密堆积，配位数=3×$\frac{1}{2}$×8=12；
②根据晶胞密度$ρ=\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）从图中看出元素O属于第四周期第ⅤⅢ族，为Fe元素，基态原子外围电子排布式为3d⁶4s²，故答案为：3d⁶4s²；
（2）d的氢化物为NH₃，中心原子N电子对数为$\frac{5+1×3}{2}$=4，为sp³杂化方式，有一对孤电子对，分子构型为三角锥形．k为S元素，在空气中燃烧产物为SO₂，中心原子S电子对数为$\frac{6+0}{2}$=3，为sp²杂化方式，有一对孤电子对，分子构型为V形，故为极性分子，
故答案为：三角锥形；sp³；V形；sp²；极性；　 
（3）第三周期8种元素的单质中只有Si为原子晶体，熔沸点最大，由图可知序号“8”代表的为Si，分子晶体的沸点较低，非金属性越强的电负性越大，分子晶体有氩、氯气、S、磷，在分子晶体中Ar只有分子间作用力，沸点最低，氯气、S、磷中只有氯气为气体，其熔沸点在三者中最小，由图可知，序号“2”代表的为Cl，其电负性最大，
故答案为：Si；2；
（4）i为第二周期第ⅢA族，为Al元素，
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，由图2可知占据顶点和面心，则个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
故答案为：12；4．
②一个晶胞中原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，一个晶胞的质量m=$\frac{4M}{{N}_{A}}$，晶胞体积V=$（\frac{4d}{\sqrt{2}}）^{3}$，密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{（\frac{4d}{\sqrt{2}}）^{3}}$=$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$，
故答案为：$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及元素周期表、核外电子排布、杂化轨道、分子结构等，难度中等，注意把握元素在周期表中的位置、元素的性质等，侧重于元素周期表和周期律知识的综合应用的考查．