Question

【题目】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元素的基态原子外围电子排布式：_______________________________。F的离子电子排布式：__________。

(2)写出X涉及化工生产中的一个化学方程式：______________________。

(3)试解释工业冶炼D不以DE3而是以D2A3为原料的原因：_____________。

(4)CE、FA的晶格能分别为786 kJ·mol－1、3 401 kJ·mol－1，试分析导致两者晶格能差异的主要原因是___________________________。

(5)F与B可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示。F与B形成的离子化合物的化学式为________________；该离子化合物晶体的密度为ag·cm－3，则晶胞的体积是____________________(只要求列出算式)。

Answer 1

【答案】2s22p4 1s22s22p63s23p6 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ Al2O3为离子晶体(或者离子化合物)，而AlCl3为分子晶体(或者共价化合物) CaO晶体中Ca2＋、O2－带的电荷数大于NaCl晶体中Na＋、Cl－带的电荷数 CaF2

【解析】

A原子L层上有2对成对电子，说明A是第二周期元素，L层上s轨道有两个成对电子，p轨道上有4个电子，所以A为O；因为A、B位于同一周期，故B也是第二周期元素，又B可形成离子晶体C3DB6，故B为F；又因为C、D与E分别位于同一周期，故前20号元素中C、D与E只能位于第三周期。在C3DB6中，F是负一价，故C只能为正一价，则D是正三价，所以C是Na，D是Al。再结合CE、FA为电子数相同的离子晶体，故E为Cl，F为Ca。据此解答。

（1）由题干分析可知，A为O，F为Ca，所以A元素的基态原子外围电子排布式：2s22p4； F的离子电子排布式：1s22s22p63s23p6；

（2）电解铝工业中常加入冰晶石来降低Al2O3的熔融温度，反应方程式为：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑；

（3）因为Al2O3为离子晶体，熔融状态可导电，而AlCl3为分子晶体，熔融状态不导电，故工业上工业冶炼Al不以AlCl3而是以Al2O3为原料；

（4）因为Ca2＋和Cl－电子层结构相同，O2－和Na＋电子层结构相同，且Ca2＋、O2－带的电荷数大于NaCl晶体中Na＋、Cl－，故NaCl晶格能低于CaO晶格能；

（5）从所给晶胞结构示意图可知其中F-全在内部，有8个，Ca2+有 ，故形成的离子化合物的化学式为CaF2；CaF2晶体的密度为ag·cm－3，则晶胞的体积是。