Question

5．圖1是元素周期表的一部分．表中所列的字母分別代表一種化學元素．

試回答下列問題：
（1）請寫出元素o的基態(tài)原子外圍電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²．
（2）d的氫化物的分子構型為三角錐形，中心原子的雜化形式為sp³；k在空氣中燃燒產物的分子構型為V型，中心原子的雜化形式為sp²，該分子是極性（填“極性”或“非極性”）分子．
（3）i單質晶體中原子的堆積方式如圖2甲所示，其晶胞特征如圖2乙所示，原子之間相互位置關系的平面圖如圖2丙所示．
若已知i的原子半徑為d cm，N_A代表阿伏加德羅常數，i的相對原子質量為M，請回答：
①晶胞中i原子的配位數為12，一個晶胞中i原子的數目為4．
②該晶體的密度為$\frac{M}{4\sqrt{2}{{N}_{A}d}^{3}}$g/cm³（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）由元素在周期表中的位置可知，元素o處于第四周期第Ⅷ族，元素周期表中第26號元素，為Fe元素，根據核外電子排布規(guī)律書寫；
（2）d為N，其氫化氫為NH₃，N原子有1對孤對電子，成鍵數為3；k為S元素，在空氣中燃燒生成SO₂，S有1對孤對電子，存在S=O鍵，S原子采取sp²雜化；
（3）①由圖可知，晶胞為面心立方堆積，以頂點的原子分析，位于面心的原子與之相鄰，1個頂點原子為12個面共用；根據均攤法計算晶胞中含有原子數目；
②由圖丙可知，正方形對角線長度為4d cm，故立方體的棱長為，$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=2$\sqrt{2}$d cm，晶胞體積為（2$\sqrt{2}$dcm）³=16$\sqrt{2}$d³cm³，根據晶胞含有原子數目計算晶胞的質量，再根據ρ=$\frac{m}{V}$計算密度．

解答 解：（1）由元素在周期表中的位置可知，元素o處于第四周期第Ⅷ族，為26號元素Fe，原子核外有26個電子，根據構造原理其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）d為N，其氫化氫為NH₃，N原子有1對孤對電子，成鍵數為3，N原子為sp³雜化，為三角錐形；k為S元素，在空氣中燃燒生成SO₂，S有1對孤對電子，存在S=O鍵，S原子采取sp²雜化，V型，正負電荷中心不重合，為極性分子，
故答案為：三角錐形；sp³；V型；sp²；極性；
（3）①由圖可知，晶胞為面心立方堆積，以頂點的原子分析，位于面心的原子與之相鄰，1個頂點原子為12個面共用，故配位數為12；晶胞中含有原子數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
故答案為：12；4；
②由圖丙可知，正方形對角線長度為4d cm，故立方體的棱長為，$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=2$\sqrt{2}$d cm，晶胞體積為（2$\sqrt{2}$dcm）³=16$\sqrt{2}$d³cm³，晶胞中含有原子數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
相對原子質量為M，故晶胞的質量=4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，故晶體的密度=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}g}{16\sqrt{2}ug2umcw^{3}c{m}^{3}}$g/cm³=$\frac{M}{4\sqrt{2}{{N}_{A}d}^{3}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{M}{4\sqrt{2}{{N}_{A}d}^{3}}$g/cm³．

點評 本題考查物質結構與性質、元素周期律、核外電子排布、晶胞結構與計算等，注意對電離能突變的理解，晶胞計算需要學生具有一定的數學計算能力與空間想象力，難度中等．