Question

11．在电解冶炼铝的过程中加入冰晶石，可起到降低Al₂O₃熔点的作用．冰晶石的生产原理为2Al（OH）₃+12HF+3Na₂CO₃═2Na₃AlF₆+3CO₂↑+9H₂O．根据题意完成下列填空：
（1）冰晶石的晶体不导电，但熔融时能导电，则在冰晶石晶体中存在abc（填序号）．
a．离子键　　　　b．极性键              c．配位键                d．范德华力
（2）CO₂分子的空间构型为直线形，中心原子的杂化方式为sp，和CO₂ 互为等电子体的氧化物是N₂O．
（3）反应物中电负性最大的元素为F（填元素符号），写出其原子最外层的电子排布图：．
（4）冰晶石由两种微粒构成，冰晶石的晶胞结构如图Z164甲所示，●位于大立方体的顶点和面心，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处所代表的微粒是Na⁺（填具体的微粒符号）．
（5）Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示，其晶胞特征如图丙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示：若已知Al的原子半径为d，N_A代表阿伏伽德罗常数，Al的相对原子质量为M，则一个晶胞中Al原子的数目为4个；Al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）冰晶石（Na₃AlF₆）晶体不导电，但熔融时能导电，说明属于离子化合物，由Na⁺、[AlF₆]^3-构成，[AlF₆]^3-中含有配位键；
（2）CO₂分子为直线形结构，可知碳原子采取sp杂化方式，原子数目相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体；
（3）元素的非金属性越强，其电负性越强，F元素电负性最大，F原子核外最外层电子排布式为2s²2p⁵；
（4）利用均摊法计算晶胞中白色球、黑色球数目，再根据化学式判断；
（5）利用均摊法计算Al原子个数，表示出晶胞质量，面对角线上3个Al原子相邻，晶胞棱长为4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）冰晶石（Na₃AlF₆）晶体不导电，但熔融时能导电，说明属于离子化合物，由Na⁺、[AlF₆]^3-构成，[AlF₆]^3-中含有配位键，也属于极性键，
故选：abc；
（2）CO₂分子为直线形结构，可知碳原子采取sp杂化方式，原子数目相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体，和CO₂ 互为等电子体的氧化物是N₂O，
故答案为：直线形；sp；N₂O；
（3）元素的非金属性越强，其电负性越强，所以电负性最强的是F元素；F原子核外最外层上s、p能级，s、p能级上电子分别是2、5，其最外层轨道表示式为，
故答案为：F；；
（4）●的个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，○个数=12×$\frac{1}{4}$+8=11，要使两种离子的个数之比为1：3，则大立方体的体心处所代表的微粒是Na⁺，
故答案为：Na⁺；
（5）晶胞中Al原子个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则晶胞质量4×$\frac{M}{N{\;}_{A}}$g，面对角线上3个Al原子相邻，晶胞棱长为4d×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d，则晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{（2\sqrt{2}d）{\;}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{M}{4\sqrt{2}d{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g•cm^-3；
故答案为：4；$\frac{M}{4\sqrt{2}d{\;}^{3}N{\;}_{A}}$．

点评 本题考查了物质的结构与性质，涉及化学键、空间构型与杂化方式、等电子体、核外电子排布、晶胞计算等，（5）中关键是明确原子半径与晶胞棱长关系掌握均摊法进行晶胞有关计算．