Question

已知A、B、C、D、E、F為元素周期表中原子序數依次增大的前20號元素，A與B；C、D與E分別位于同一周期．A原子L層上有2對成對電子，B、C、D的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種C₃DB₆型離子晶體X，CE、FA為電子數相同的離子晶體．
（1）寫出A元素的基態原子價電子排布式

 

；F離子電子排布式

 

．
（2）寫出X的化學式

 

 和化學名稱

 

．
（3）寫出X涉及化工生產中的一個化學方程式

 

．
（4）試解釋工業冶煉D不以DE₃而是以D₂A₃為原料的原因：

 

．
（5）CE、FA的晶格能分別為786KJ/mol l、3401KJ/mo，試分析導致兩者晶格能差異的主要原因是：

 

．
（6）F與B可形成離子化合物，其晶胞結構如圖所示：F與B形成離子化合物的化學式為

 

；該離子化合物晶體的密度為a g/cm3，則晶胞的體積是

 

（只要求列出算式）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,位置結構性質的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結構

分析：A原子L層上有2對成對電子，則A是O元素，A和B同周期，且B的原子序數大于A，B能形成離子，所以B是F元素；FA是離子化合物，F應該是+2價，屬于第二主族，且F原子序數增大，但屬于前20號元素，所以F是Ca元素；C、D與E分別位于同一周期，且原子序數依次增大，B、C、D的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種C₃DB₆型離子晶體，B顯-2價，C和D的化合價都為正整數，根據原子個數知，C是+1價，D是+3價，且原子序數大于10，所以C是Na元素，D是Al元素，E是Cl元素．
（1）根據核外電子排布式的書寫規則書寫；
（2）先確定元素，然后寫出化學式及名稱；
（3）鋁的冶煉工業中用冰晶石來降低熔點；
（4）氧化鋁是原子晶體，氯化鋁是分子晶體，其熔點不同；
（5）晶格能與離子電荷成正比；
（6）利用均攤法確定化學式，晶胞的質量與其密度之比為體積．

解答： 解：A原子L層上有2對成對電子，則A是O元素，A和B同周期，且B的原子序數大于A，B能形成離子，所以B是F元素；FA是離子化合物，F應該是+2價，屬于第二主族，且F原子序數增大，但屬于前20號元素，所以F是Ca元素；C、D與E分別位于同一周期，且原子序數依次增大，B、C、D的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種C₃DB₆型離子晶體，B顯-2價，C和D的化合價都為正整數，根據原子個數知，C是+1價，D是+3價，且原子序數大于10，所以C是Na元素，D是Al元素，E是Cl元素．
（1）A是O元素，其最外層電子為其價電子，其價電子排布式為：2s²2p⁴，F是Ca元素，鈣原子失去最外層一個電子變成鈣離子，鈣離子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
故答案為：2s²2p⁴；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（2）通過以上分析知，C是Na元素，D是Al元素，B是F元素，所以其化學式為Na₃AlF₆，名稱是六氟合鋁酸鈉，故答案為：Na₃AlF₆；六氟合鋁酸鈉；
（3）鋁的冶煉工業中用冰晶石來降低熔點，化學方程式為：2Al₂O₃（熔融）

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O₃（熔融）

電解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；
（4）氯化鋁為分子晶體，氧化鋁為原子晶體，用氧化鋁冶煉鋁消耗能量大，
故答案為：氯化鋁為分子晶體，氧化鋁為原子晶體，用氧化鋁冶煉鋁消耗能量大；
（5）晶格能與離子的電荷呈正比，電荷越多，晶格能越大，鈣離子、氧離子電荷大于鈉離子、氯離子電荷，所以氧化鈣晶格能大于氯化鈉；
故答案為：晶格能與離子的電荷呈正比，電荷越多，晶格能越大，鈣離子、氧離子電荷大于鈉離子、氯離子電荷；
（6）該分別中氟離子個數=8，鈣離子個數=

1

8

×8+6×

1

2

=4，鈣離子和氟離子個數比=4：8=1：2，所以其化學式為CaF₂，
該晶胞中含有8個氟離子，4個鈣離子，其質量為

78g

NA

×4，密度為ρ，所以其體積V=

m

ρ

=

4×78g/mol

ag/cm3×6.02×1023mol-1

，
故答案為：CaF₂；

4×78g/mol

ag/cm3×6.02×1023mol-1

．

點評：本題以元素的推斷為載體考查了核外電子排布式的書寫、影響晶格能大小的因素、晶胞的有關計算等知識點，難點是計算晶胞的體積，先確定晶胞的質量，再根據質量、體積和密度的關系來計算即可，難度較大．