Question

10．A、B、C、D、E都是元素周期表中的前20號元素，原子序數(shù)依次增大，B、C、D同周期，A、D原子中某p能級均排有5個電子，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，B、C、D的最高價氧化物的水化物兩兩混合均能發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水．
根據(jù)以上信息，回答下列問題．
（1）①A和D的氫化物中，沸點(diǎn)較高的是HF（填化學(xué)式），原因是HF分子之間存在氫鍵；
②A、B、D的電負(fù)性由大到小的順序是F＞Cl＞Na（填元素符號）；
③A、B、C的簡單離子中，半徑最大的是F^-（填離子符號）；
④C和D形成的化合物屬于分子晶體；
⑤D元素的所有含氧酸中，酸性最強(qiáng)的是高氯酸（填名稱），氧化性最強(qiáng)的是H-O-Cl（填結(jié)構(gòu)式）．
（2）寫出B、C的最高價氧化物的水化物相互反應(yīng)的離子方程式：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O．
（3）A和E可組成離子化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：
①陽離子（用“●”表示）位于大立方體的頂點(diǎn)或面心；陰離子（用“○”表示）均位于小立方體（1/8晶胞）的中心．該化合物的化學(xué)式是CaF₂，與一個“●”距離最近的“●”有12個；
②G元素的原子序數(shù)為A和E的原子序數(shù)之和，請寫出G的核外電子排布式：[Ar]3d¹⁰4s¹；
③已知晶胞的邊長為a cm，A和E組成的離子化合物的密度為 ρ g/cm³，求N_A的表達(dá)式．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E都是元素周期表中的前20號元素，原子序數(shù)依次增大，A、D原子中某p能級均排有5個電子，外圍電子排布為ns²np⁵，可推知A為F元素、D為Cl元素，B、C、D同周期，處于第三周期，B、C、D的最高價氧化物的水化物兩兩混合均能發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水，應(yīng)是氫氧化鋁、強(qiáng)堿、強(qiáng)酸反應(yīng)，可推知B為Na、C為Al；E和其他元素既不在同周期也不在同主族，只能處于第四周期ⅡA族，則E為Ca．
（1）①HF分子之間存在氫鍵，其沸點(diǎn)高于HCl的；
②同主族自上而下電負(fù)性減小，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大；
③離子電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，離子電子層越多離子半徑越多；
④C和D形成的化合物為AlCl₃，屬于分子晶體；
⑤Cl元素的所有含氧酸中，氯元素化合價越高，酸性越強(qiáng)，化合價越低，氧化性越強(qiáng)；
（2）B、C的最高價氧化物的水化物分別為NaOH、Al（OH）₃，二者反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水；
（3）①利用均攤法計(jì)算鈣離子、氟離子數(shù)目，確定化學(xué)式；
以頂點(diǎn)“●”研究，與之距離最近的“●”位于面心上，每個頂點(diǎn)為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用；
②G元素的原子序數(shù)為A和E的原子序數(shù)之和，則G原子核外電子數(shù)為9+20=29，根據(jù)能量最低原理書寫原子核外電子排布式；
③結(jié)合晶胞含有原子數(shù)目，用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)m=ρV計(jì)算．

解答 解：A、B、C、D、E都是元素周期表中的前20號元素，原子序數(shù)依次增大，A、D原子中某p能級均排有5個電子，外圍電子排布為ns²np⁵，可推知A為F元素、D為Cl元素，B、C、D同周期，處于第三周期，B、C、D的最高價氧化物的水化物兩兩混合均能發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水，應(yīng)是氫氧化鋁、強(qiáng)堿、強(qiáng)酸反應(yīng)，可推知B為Na、C為Al；E和其他元素既不在同周期也不在同主族，只能處于第四周期ⅡA族，則E為Ca．
（1）①HF分子之間存在氫鍵，其沸點(diǎn)高于HCl的，故答案為：HF；HF分子之間存在氫鍵；
②同主族自上而下電負(fù)性減小，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，故電負(fù)性F＞Cl＞Na，故答案為：F＞Cl＞Na；
③F^-、Na⁺、Al³⁺離子電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑F^-＞Na⁺＞Al³⁺，故答案為：F^-；
④C和D形成的化合物為AlCl₃，屬于分子晶體，故答案為：分子；
⑤Cl元素的所有含氧酸中，氯元素化合價越高，酸性越強(qiáng)，化合價越低，氧化性越強(qiáng)，故酸性最強(qiáng)的是高氯酸，氧化性最強(qiáng)的是次氯酸，結(jié)構(gòu)簡式為H-O-Cl，
故答案為：高氯酸；H-O-Cl；
（2）B、C的最高價氧化物的水化物分別為NaOH、Al（OH）₃，二者反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式為：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O；
（3）①該晶胞中陰離子（F^-）數(shù)目為8、陽離子（Ca²⁺）數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該化合物的化學(xué)式是 CaF₂，
以頂點(diǎn)“●”研究，與之距離最近的“●”位于面心上，每個頂點(diǎn)為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，故與一個“●”距離最近的“●”有$\frac{3×8}{2}$=12個，
故答案為：CaF₂；12；
②G元素的原子序數(shù)為A和E的原子序數(shù)之和，則G原子核外電子數(shù)為9+20=29，原子核外電子排布式為：[Ar]3d¹⁰4s¹，
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s¹；
③晶胞的質(zhì)量=4×$\frac{（40+19×2）g/mol}{{N}_{A}}$，晶胞的邊長為a cm，密度為 ρ g/cm³，則4×$\frac{（40+19×2）g/mol}{{N}_{A}}$=（a cm）³×ρ g/cm³，則N_A=$\frac{312}{ρ{a}^{3}}$mol^-1，
故答案為：$\frac{312}{ρ{a}^{3}}$mol^-1．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、元素周期律、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，理解掌握均攤法進(jìn)行晶胞的有關(guān)計(jì)算．