题目内容

1.已知A、B、C、D、E、F、G、H、I为元素周期表中原子序数依次增大的前四周期元素,A原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数;A、B、C、D;E、F与G分别位于同一周期.C原子L层上有2对成电子,D、E、F的核外电子排布相同的简单离子可形成一种E3FD6型离子晶体X,EG、HC为电子数相同的离子晶体.I原子M层为全充满状态,且核外的未成对电子只有一个.请根据以上情况,回答下列问题:(答题时,用对应的元素符号表示)
(1)科学家通过X射线探明,MgO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似,MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且距离相等的Mg2+有12个,和它最邻近且距离相等的O2-有6个.MgO的熔点>NaCl的熔点(填“>”“<”“﹦”),原因MgO和NaCl为离子晶体,MgO晶体中Mg2+、O2- 的所带电荷大于NaCl晶体中Na+、Cl-的所带电荷,Mg2+、O2- 的半径小于NaCl晶体中Na+、Cl-的半径,MgO晶格能大,所以MgO的熔点比NaCl的高.
(2)写出X的化学式Na3AlF6
(3)写出X涉及化工生产中的一个化学方程式2Al2O3(融熔)$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$2Al+3 O2↑.
(4)试解释工业冶炼F不以FG3而是以F2C3为原料的原因:Al2O3为离子化合物,而AlCl3为共价化合物,共价化合物在熔融状态下不能电离出自由移动的离子,所以用Al2O3为原料而不是用AlCl3.
(5)H与D可形成离子化合物,其晶胞结构如图所示:
H与D形成离子化合物的化学式为CaF2;该离子化合物晶体的密度为a g/cm3,则晶胞的体积是$\frac{4×78g/mol}{ag/c{m}^{3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$(只要求列出算式).

分析 A原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数,原子只能有2个电子层,最外层电子数为4,则A为碳元素,C原子L层上有2对成对电子,核外电子排布为1s2s22p4,则C为氧元素;A、B、C、D原子序数依次增大,且同周期,所以B为氮元素,则D为氟元素;
D、E、F的简单离子核外电子排布相同,核外电子数为10,则E、F处于第三周期,三者可形成一种E3FD6型离子晶体X,可知E为+1价、F为+3价,故E为Na、F为Al;E、F与G分别位于同一周期,EG、HC为电子数相同的离子晶体,则G表现-1价、H表现+2价,可推知G为Cl、H为Mg;I原子M层为全充满状态,且核外的未成对电子只有一个,原子核外电子数为2+8+18+1=29,故I为Cu,据此解答.

解答 解:原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数,原子只能有2个电子层,最外层电子数为4,则A为碳元素,C原子L层上有2对成对电子,核外电子排布为1s2s22p4,则C为氧元素;A、B、C、D原子序数依次增大,且同周期,所以B为氮元素,则D为氟元素;
D、E、F的简单离子核外电子排布相同,核外电子数为10,则E、F处于第三周期,三者可形成一种E3FD6型离子晶体X,可知E为+1价、F为+3价,故E为Na、F为Al;E、F与G分别位于同一周期,EG、HC为电子数相同的离子晶体,则G表现-1价、H表现+2价,可推知G为Cl、H为Mg;I原子M层为全充满状态,且核外的未成对电子只有一个,原子核外电子数为2+8+18+1=29,故I为Cu.
(1)科学家通过X射线探明,MgO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似,晶胞结构为,以顶点为Mg2+离子研究,与之最近的Mg2+离子位于面心,每个顶点为12个面共用,故MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且距离相等的Mg2+有12个,与之最邻近且距离相等的O2-位于棱中间,且关于Mg2+对称,与Mg2+最邻近且距离相等的O2-离子有6个;
MgO和NaCl为离子晶体,MgO晶体中Mg2+、O2- 的所带电荷大于NaCl晶体中Na+、Cl-的所带电荷,Mg2+、O2- 的半径小于NaCl晶体中Na+、Cl-的半径,MgO晶格能大,所以MgO的熔点比NaCl的高,
故答案为:12;6;>;MgO和NaCl为离子晶体,MgO晶体中Mg2+、O2- 的所带电荷大于NaCl晶体中Na+、Cl-的所带电荷,Mg2+、O2- 的半径小于NaCl晶体中Na+、Cl-的半径,MgO晶格能大,所以MgO的熔点比NaCl的高;
(2)由上述分析可知,X的化学式为Na3AlF6,故答案为:Na3AlF6;
(3)Na3AlF6常用由于工业冶炼铝,反应方程式为:2Al2O3(融熔)$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$2Al+3 O2↑,故答案为:2Al2O3(融熔)$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$2Al+3 O2↑;
(4)Al2O3为离子化合物,而AlCl3为共价化合物,共价化合物在熔融状态下不能电离出自由移动的离子,所以用Al2O3为原料而不是用AlCl3,
故答案为:Al2O3为离子化合物,而AlCl3为共价化合物,共价化合物在熔融状态下不能电离出自由移动的离子,所以用Al2O3为原料而不是用AlCl3;
(5)晶胞中Ca原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,F原子数目为8,故该离子化合物化学式为CaF2,晶胞质量为4×$\frac{78g/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$,该离子化合物晶体的密度为a g/cm3,则晶胞的体积V=$\frac{4×78g/mol}{ag/c{m}^{3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$,

故答案为:CaF2;$\frac{4×78g/mol}{ag/c{m}^{3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$.

点评 本题是对物质结构的考查,涉及核外电子排布、晶体类型与性质、晶胞结构及计算等,侧重考查晶胞结构与计算,注意熟记中学常见的晶胞结构,难度中等.

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