Question

10．如表是元素周期表的一部分．表中所列的字母分别代表一种化学元素．

试回答下列问题：
（1）请写出字母O代表元素的外围电子排布3d⁶4s²．
（2）由j原子跟c原子以1：1相互交替结合而形成的晶体，晶型与晶体j相同．两者相比熔点更高的是SiC（填化学式），试从结构角度加以解释：因SiC晶体与晶体Si都是原子晶体，由于C的原子半径小，SiC中C-Si键键长比晶体Si中Si-Si键长短，键能大，因而熔沸点高．
（3）白磷分子中的键角为60°，分子的空间结构为正四面体，每个P原子与3个P原子结合成共价键．若将1分子白磷中的所有P-P键打开并各插入一个氧原子，共可结合6个氧原子，若每个P原子上的孤对电子再与氧原子配位，就可以得到磷的另一种氧化物P₄O₁₀（填分子式）．
（4）i单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示．

若已知i的原子半径为d，N_A代表阿伏加德罗常数，i的相对原子质量为M，请回答：
①i单质晶体中原子的堆积方式为面心立方堆积晶胞中i原子的配位数为12_，一个晶胞中i原子的数目为_4_；
②该晶体的密度为$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}NA}$_（用字母表示）．

Answer 1

分析 由元素所在周期表中的位置可知，a为H，b为Li，c为C，d为N，e为O，f为F，g为Na，h为Mg，i为Al，j为Si，k为S，l为Cl，m为Ar，n为K，o为Fe，
（1）由元素所在周期表中的位置可知，O位于第四周期ⅤⅢ族第一列，O为Fe，外围电子排布式3d⁶4s²；
（2）SiC和晶体Si均属于原子晶体，原子晶体的熔沸点取决于共价键的强度，由于C的原子半径小，SiC中C-Si键键长比晶体Si中Si-Si键长短，键能大，因而熔沸点高；
（3）根据白磷分子的空间构型判断含有的共价键数目；白磷含有6个共价键，可形成化合物P₄O₁₀；
（4）①该类型为面心立方堆积，配位数=3×$\frac{1}{2}$×8=12，由图2可知占据顶点和面心，则一个晶胞中Al原子的个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4；
②根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）由元素所在周期表中的位置可知，O位于第四周期ⅤⅢ族第一列，O为Fe，外围电子排布式3d⁶4s²，
故答案为：3d⁶4s²；
（2）SiC和晶体Si均属于原子晶体，原子晶体的熔沸点取决于共价键的强度，由于C原子半径小，SiC中C-Si键键长比晶体Si中Si-Si键长短，键能大，因而熔沸点高，
故答案为：SiC； 因SiC晶体与晶体Si都是原子晶体，由于C的原子半径小，SiC中C-Si键键长比晶体Si中Si-Si键长短，键能大，因而熔沸点高；
（3）白磷为空心正四面体结构，键角为60°，每个P原子与3个P原子结合成共价键，每个分子中含有6个共价键，若将1分子白磷中的所有P-P键打开并各插入一个氧原子，共可结合6个O原子，若每个P原子上的孤对电子分别再以配位键连接一个氧原子，还可结合4个O原子，则可形成化合物P₄O₁₀，
故答案为：60°；正四面体；3；6；P₄O₁₀；
（4）①根据图片知，Al单质为面心立方堆积，Al原子配位数配位数=3×$\frac{1}{2}$×8=12，由图2可知占据顶点和面心，则个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
故答案为：面心立方堆积；12；4；
②Al原子半径为d，则晶胞边长=2$\sqrt{2}$d，晶胞体积V=（2$\sqrt{2}$d）³，每个晶胞中Al原子个数为4，则密度为ρ，$\frac{M}{NA}$=$\frac{ρ（2\sqrt{2}d）^{3}}{4}$，解得ρ=$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}NA}$，
故答案为：$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}NA}$．

点评 本题考查物质结构与性质，涉及元素周期表、核外电子排布规律、分子结构与性质、晶体类型与性质等，难度中等，侧重考查学生对知识运用、分析解决问题能力，注意利用“均摊法”的计算．