Question

已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素，A与B；C、D与E分别位于同一周期．A原子L层上有2对成对电子，B、C、D的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C₃DB₆型离子晶体X，CE、FA为电子数相同的离子晶体．
（1）写出A元素的基态原子价电子排布式

 

；F离子电子排布式

 

．
（2）写出X的化学式

 

 和化学名称

 

．
（3）写出X涉及化工生产中的一个化学方程式

 

．
（4）试解释工业冶炼D不以DE₃而是以D₂A₃为原料的原因：

 

．
（5）CE、FA的晶格能分别为786KJ/mol l、3401KJ/mo，试分析导致两者晶格能差异的主要原因是：

 

．
（6）F与B可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示：F与B形成离子化合物的化学式为

 

；该离子化合物晶体的密度为a g/cm3，则晶胞的体积是

 

（只要求列出算式）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：A原子L层上有2对成对电子，则A是O元素，A和B同周期，且B的原子序数大于A，B能形成离子，所以B是F元素；FA是离子化合物，F应该是+2价，属于第二主族，且F原子序数增大，但属于前20号元素，所以F是Ca元素；C、D与E分别位于同一周期，且原子序数依次增大，B、C、D的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C₃DB₆型离子晶体，B显-2价，C和D的化合价都为正整数，根据原子个数知，C是+1价，D是+3价，且原子序数大于10，所以C是Na元素，D是Al元素，E是Cl元素．
（1）根据核外电子排布式的书写规则书写；
（2）先确定元素，然后写出化学式及名称；
（3）铝的冶炼工业中用冰晶石来降低熔点；
（4）氧化铝是原子晶体，氯化铝是分子晶体，其熔点不同；
（5）晶格能与离子电荷成正比；
（6）利用均摊法确定化学式，晶胞的质量与其密度之比为体积．

解答： 解：A原子L层上有2对成对电子，则A是O元素，A和B同周期，且B的原子序数大于A，B能形成离子，所以B是F元素；FA是离子化合物，F应该是+2价，属于第二主族，且F原子序数增大，但属于前20号元素，所以F是Ca元素；C、D与E分别位于同一周期，且原子序数依次增大，B、C、D的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C₃DB₆型离子晶体，B显-2价，C和D的化合价都为正整数，根据原子个数知，C是+1价，D是+3价，且原子序数大于10，所以C是Na元素，D是Al元素，E是Cl元素．
（1）A是O元素，其最外层电子为其价电子，其价电子排布式为：2s²2p⁴，F是Ca元素，钙原子失去最外层一个电子变成钙离子，钙离子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
故答案为：2s²2p⁴；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（2）通过以上分析知，C是Na元素，D是Al元素，B是F元素，所以其化学式为Na₃AlF₆，名称是六氟合铝酸钠，故答案为：Na₃AlF₆；六氟合铝酸钠；
（3）铝的冶炼工业中用冰晶石来降低熔点，化学方程式为：2Al₂O₃（熔融）

电解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑，故答案为：2Al₂O₃（熔融）

电解    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；
（4）氯化铝为分子晶体，氧化铝为原子晶体，用氧化铝冶炼铝消耗能量大，
故答案为：氯化铝为分子晶体，氧化铝为原子晶体，用氧化铝冶炼铝消耗能量大；
（5）晶格能与离子的电荷呈正比，电荷越多，晶格能越大，钙离子、氧离子电荷大于钠离子、氯离子电荷，所以氧化钙晶格能大于氯化钠；
故答案为：晶格能与离子的电荷呈正比，电荷越多，晶格能越大，钙离子、氧离子电荷大于钠离子、氯离子电荷；
（6）该分别中氟离子个数=8，钙离子个数=

1

8

×8+6×

1

2

=4，钙离子和氟离子个数比=4：8=1：2，所以其化学式为CaF₂，
该晶胞中含有8个氟离子，4个钙离子，其质量为

78g

NA

×4，密度为ρ，所以其体积V=

m

ρ

=

4×78g/mol

ag/cm3×6.02×1023mol-1

，
故答案为：CaF₂；

4×78g/mol

ag/cm3×6.02×1023mol-1

．

点评：本题以元素的推断为载体考查了核外电子排布式的书写、影响晶格能大小的因素、晶胞的有关计算等知识点，难点是计算晶胞的体积，先确定晶胞的质量，再根据质量、体积和密度的关系来计算即可，难度较大．