Question

【题目】元素周期表中第三周期包括Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 8种元素。请回答下列问题：

(1)基态磷原子核外有________种运动状态不同的电子。

(2)第三周期8种元素按单质熔点(℃)大小顺序绘制的柱形图(已知柱形“1”代表Ar)如下所示，则其中“2”原子的结构示意图为________，“8”单质晶体的类型为________。

(3)氢化镁

储氢材料的晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，则该晶体的化学式为________，晶胞的体积为________cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德罗常数的值)。

(4)实验证明：KCl、MgO、CaO三种晶体的结构与NaCl晶体的结构相似，已知NaCl、KCl、CaO晶体的晶格能数据如下表：

晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/(kJ·mol－1)	786	715	3 401

则KCl、MgO、CaO三种晶体的熔点从高到低的顺序是________________。其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最近且等距离的Mg2＋有________个。

(5)Si、C和O的成键情况如下：

化学键	C-O	C=O	Si-O	Si=O
键能/(kJ·mol－1)	360	803	464	640

C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体，而Si和O之间则易形成含有单键的SiO2原子晶体，请结合数据分析其原因：__________________________________________。

Answer 1

【答案】 15 原子晶体 MgH2 52/（ρNA） MgO>CaO>KCl 12 碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体

【解析】（1）磷原子核电荷数为15，电子排布为1s22s22p63s23p3，每个电子的运动状态不同，因此基态磷原子核外有15种运动状态不同的电子；正确答案：15。

(2)第三周期8种元素按单质算，排出氩气外，只有氯气为气体，熔点较低，氯原子核电荷数为17，原子的结构示意图为：；单质硅为原子晶体，熔点最高；正确答案：；原子晶体。

（3）根据晶胞结构可知，该晶胞中含有镁原子个数为8×1/8+1=2, 含有氢原子个数为4×1/2+2=4,镁原子与氢原子个数比为1:2，所以氢化镁化学式为MgH2；该晶胞中含有2个MgH2，则该晶胞的体积为2×26/ρNA= 52/（ρNA）cm3；正确答案：MgH2；52/（ρNA）。

(4) 晶格能越大，离子晶体熔点就越高，而晶格能大小与离子的电荷和半径有关，电荷越多，离子半径越小，晶格能就越大；KCl、MgO、CaO这3种晶体的结构与NaCl晶体结构相似，MgO、CaO中离子都带2个单位电荷，KCl中离子都带1个单位电荷，离子半径Cl->O2-,Mg2+<Ca2+<K+,高价化合物的晶格能远大于低价离子化合物的晶格能，晶格能MgO>CaO>KCl ,故熔点MgO>CaO>KCl；在MgO晶胞中Mg2＋周围有六个O2-,O2-周围有六个Mg2＋,根据晶胞的结构可以看出,如果以体心上一个Mg2＋为究对象，和它最邻近且等距离的Mg2＋分布在晶胞每个棱边中点上,共有12个；正确答案：MgO>CaO>KCl；12。

(5) C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体，而Si和O之间则易形成含有单键的SiO2原子晶体，其原因： 碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体；正确答案：碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体。