Question

【題目】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元素的基態原子外圍電子排布式：_______________________________。F的離子電子排布式：__________。

(2)寫出X涉及化工生產中的一個化學方程式：______________________。

(3)試解釋工業冶煉D不以DE3而是以D2A3為原料的原因：_____________。

(4)CE、FA的晶格能分別為786 kJ·mol－1、3 401 kJ·mol－1，試分析導致兩者晶格能差異的主要原因是___________________________。

(5)F與B可形成離子化合物，其晶胞結構如圖所示。F與B形成的離子化合物的化學式為________________；該離子化合物晶體的密度為ag·cm－3，則晶胞的體積是____________________(只要求列出算式)。

Answer 1

【答案】2s22p4 1s22s22p63s23p6 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ Al2O3為離子晶體(或者離子化合物)，而AlCl3為分子晶體(或者共價化合物) CaO晶體中Ca2＋、O2－帶的電荷數大于NaCl晶體中Na＋、Cl－帶的電荷數 CaF2

【解析】

A原子L層上有2對成對電子，說明A是第二周期元素，L層上s軌道有兩個成對電子，p軌道上有4個電子，所以A為O；因為A、B位于同一周期，故B也是第二周期元素，又B可形成離子晶體C3DB6，故B為F；又因為C、D與E分別位于同一周期，故前20號元素中C、D與E只能位于第三周期。在C3DB6中，F是負一價，故C只能為正一價，則D是正三價，所以C是Na，D是Al。再結合CE、FA為電子數相同的離子晶體，故E為Cl，F為Ca。據此解答。

（1）由題干分析可知，A為O，F為Ca，所以A元素的基態原子外圍電子排布式：2s22p4； F的離子電子排布式：1s22s22p63s23p6；

（2）電解鋁工業中常加入冰晶石來降低Al2O3的熔融溫度，反應方程式為：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑；

（3）因為Al2O3為離子晶體，熔融狀態可導電，而AlCl3為分子晶體，熔融狀態不導電，故工業上工業冶煉Al不以AlCl3而是以Al2O3為原料；

（4）因為Ca2＋和Cl－電子層結構相同，O2－和Na＋電子層結構相同，且Ca2＋、O2－帶的電荷數大于NaCl晶體中Na＋、Cl－，故NaCl晶格能低于CaO晶格能；

（5）從所給晶胞結構示意圖可知其中F-全在內部，有8個，Ca2+有 ，故形成的離子化合物的化學式為CaF2；CaF2晶體的密度為ag·cm－3，則晶胞的體積是。