Question

20．工業上制取冰晶石（Na₃AlF₆）的化學方程式如下：2Al（OH）₃+12HF+3A=2Na₃AlF₆+3CO₂↑+9H₂O 根據題意完成下列填空：
（1）反應物A的化學式為Na₂CO₃，屬于離子晶體．
（2）生成物中由分子組成的物質屬于極性分子的是H₂O（寫分子式），由分子組成的晶體中熔點較高的是H₂O（寫分子式），由分子組成的晶體中密度較大的是CO₂（寫分子式）
（3）反應物中有兩種元素在元素周期表中位置相鄰，請用一個化學方程式來表示它們的非金屬性的大小2F₂+2H₂O=4HF+O₂，并請寫出其中電負性較小的元素原子的價層電子排布圖：．
（4）制取冰晶石（Na₃AlF₆）的化學方程式中除氫外，其余原子的第一電離能由大到小的順序F＞O＞C＞Al＞Na
（5）冰晶石（Na₃AlF₆）是離子化合物，由兩種微粒構成，冰晶石晶胞結構如圖所示，●位于大立方體頂點和面心，○位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心，那么大立方體的體心處▽所代表的微粒是Na⁺（填具體的微粒符號）．

Answer 1

分析 （1）根據元素守恒知，A中含有Na、C元素，根據原子守恒知，還含有O元素，且Na、C、O原子個數分別是2、1、3，所以A為Na₂CO₃；由陰陽離子構成的晶體為離子晶體；
（2）分子晶體由分子構成，正負電荷中心不重合的分子為極性分子；分子晶體的熔沸點與分子間作用力有關，氫鍵導致物質的熔沸點升高；氫鍵的存在導致冰中空間利用率較低；
（3）反應物中有兩種元素在元素周期表中位置相鄰，為O、F元素，元素的非金屬性越強，其單質的氧化性越強，可以根據非金屬單質之間的置換反應判斷非金屬性強弱；同一周期中，元素的電負性隨著原子序數增大而增大，所以F元素電負性大于O元素，O原子最外層電子為其價電子，分別位于2s、2p軌道上；
（4）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素中，元素第一電離能隨著原子序數增大而減小；
（5）該晶胞中●個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，○個數=12×$\frac{1}{4}$+8=11，根據化學式知，冰晶石中陽離子和陰離子個數之比為3：1，據此判斷大立方體的體心處▽所代表的微粒．

解答 解：（1）根據元素守恒知，A中含有Na、C元素，根據原子守恒知，還含有O元素，且Na、C、O原子個數分別是2、1、3，所以A為Na₂CO₃；由陰陽離子構成的晶體為離子晶體，碳酸鈉是由鈉離子和碳酸根離子構成的，為離子晶體，故答案為：Na₂CO₃；離子；
（2）分子晶體由分子構成，正負電荷中心不重合的分子為極性分子，二氧化碳和H₂O都是分子晶體，二氧化碳是直線形分子、H₂O是V形，二氧化碳中正負電荷中心重合為非極性分子，H₂O中正負電荷中心不重合，為極性分子；
分子晶體的熔沸點與分子間作用力有關，氫鍵導致物質的熔沸點升高，二氧化碳中不含氫鍵、H₂O中含有氫鍵，所以熔沸點較高的是H₂O；
氫鍵的存在導致冰中空間利用率較低，所以這兩種物質中密度較大的是CO₂，
故答案為：H₂O；H₂O；CO₂；
（3）反應物中有兩種元素在元素周期表中位置相鄰，為O、F元素，元素的非金屬性越強，其單質的氧化性越強，非金屬性較強的單質能置換出非金屬較弱的單質，氟氣能和水反應置換出氧氣，反應方程式為2F₂+2H₂O=4HF+O₂；同一周期中，元素的電負性隨著原子序數增大而增大，所以F元素電負性大于O元素，O原子最外層電子為其價電子，分別位于2s、2p軌道上，則O原子價層電子排布圖為，
故答案為：2F₂+2H₂O=4HF+O₂；；
（4）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素中，元素第一電離能隨著原子序數增大而減小，所以這幾種元素第一電離能大小順序是F＞O＞C＞Al＞Na，故答案為：F＞O＞C＞Al＞Na；
（5）該晶胞中●個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，○個數=12×$\frac{1}{4}$+8=11，根據化學式知，冰晶石中陽離子和陰離子個數之比為3：1，要使陽離子、陰離子個數之比為3：1，則大立方體的體心處▽所代表的微粒是Na⁺，
故答案為：Na⁺．

點評 本題考查晶胞計算、電負性、電離能、原子核外電子排布等知識點，為高考高頻點，知道電離能規律及反常現象、構造原理等知識點，注意（2）中氫鍵的存在影響冰的密度，為易錯點．