Question

2．圖1為元素周期表的另一種畫法--塔式周期表，上面標有部分族及部分元素．請根據(jù)周期表中所列的元素回答問題：

（1）第一電離能最小的元素為K（填元素符號）．
（2）元素Y最高價氧化物的水化物，其中心原子雜  化方式為sp³．
（3）屬于過渡元素的有鈧、鐵（填元素名稱），其中未成對電子數(shù)較少的原子，其價電子排布式為3d¹4s²．
（4）KY和Y₃熔點分別為776℃、306℃，其原因為KCl為離子晶體，F(xiàn)eCl₃為分子晶體．
（5）原子簇是由幾個到幾百個原子組成的相對獨立的物質(zhì)結構單元，如鋁原子簇Al1₃、Al1₄．已知原子簇價電子總數(shù)為2，8，20，34，40，58…時，原子簇可穩(wěn)定存在．
①鋁原子簇中鋁原子之間的作用力為化學鍵（填“化學鍵”、“范德華力”或“氫鍵”）．
②Al1₃的穩(wěn)定化合價為-1．
③Al1₄與周期表中所列元素Mg（填元素符號）的性質(zhì)相似，其原因為Al₁₄價電子為42，原子簇要達到穩(wěn)定結構即價電子40，需要失去2個電子．
（6）NaCl的晶胞結構如圖2，若將晶胞面心和體心的原子除去，頂點的Na換為U，棱心的C1換為O，得到UOn晶胞結構．已知立方晶胞參數(shù)a=415.6pm，U的相對原子質(zhì)量為238．
①n=3．
②晶體的密度為$\frac{238+16×3}{（415.6×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$ g•cm^-3（列出計算式即可）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)周期表中所列元素，同主族元素原子序數(shù)越大，第一電離能越�。�
（2）元素Y為Cl，最高價氧化物的水化物為HClO₄，根據(jù)VSEPR理論和雜化軌道理論判斷中心原子的雜化方式；
（3）Z和W分別為Sc和Fe，為過渡元素，根據(jù)電子排布式分析未成對數(shù)目；
（4）KY和Y₃熔點分別為776℃、306℃，差異較大，從晶體類型角度考慮；
（5）①原子簇是由幾個到幾百個原子組成的相對獨立的物質(zhì)結構單元，能穩(wěn)定存在，據(jù)此判斷鋁原子簇中鋁原子之間的作用力；
②根據(jù)原子簇的穩(wěn)定的電子結構考慮；
③根據(jù)原子簇的穩(wěn)定的電子數(shù)分析，考慮原子簇達到穩(wěn)定結構需要的電子數(shù)；
（6）①立方晶胞中，面心粒子占$\frac{1}{2}$，頂點粒子占$\frac{1}{8}$，體心粒子為整個晶胞所有，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，據(jù)此計算n的值；
②根據(jù)晶體密度公式ρ=$\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$計算，其中z為一個晶胞的粒子數(shù)，Mr為一個粒子的相對質(zhì)量，V為一個晶胞的體積．

解答 解：（1）根據(jù)周期表中所列元素，同主族元素原子序數(shù)越大，第一電離能越小，第一主族的元素在同周期元素中，第一電離能最小，則第一電離能最小的元素為K，
故答案為：K；
（2）元素Y為Cl，最高價氧化物的水化物為HClO₄，根據(jù)VSEPR理論，對于ClO₄^-，中心Cl原子的配位原子數(shù)為BP=4，孤電子對數(shù)為LP=$\frac{7-2×4+1}{2}$=0，則價層電子對數(shù)為VP=BP+LP=4+0=4，根據(jù)雜化軌道理論，中心Cl原子為sp³雜化，
故答案為：sp³；
（3）Z和W分別為Sc和Fe，為過渡元素，Sc的價電子排布式為3d¹4s²，未成對電子數(shù)為1，F(xiàn)e的價電子排布式為3d⁶4s²，未成對電子數(shù)為4，則未成對電子數(shù)較少的原子為Sc，其價電子排布式為3d¹4s²，
故答案為：鈧；鐵；3d¹4s²；
（4）KY和Y₃熔點分別為776℃、306℃，差異較大，從晶體類型角度考慮，KCl為離子晶體，Cl₃為分子晶體，離子晶體的熔點高于分子晶體，
故答案為：KCl為離子晶體，F(xiàn)eCl₃為分子晶體；
（5）①原子簇是由幾個到幾百個原子組成的相對獨立的物質(zhì)結構單元，能穩(wěn)定存在，據(jù)此可判斷鋁原子簇中鋁原子之間的作用力為化學鍵；
②Al₁₃的價電子數(shù)目為13×3=39，原子簇達到穩(wěn)定結構，價電子數(shù)目應為40，因此需要得到一個電子達到穩(wěn)定狀態(tài)，則Al₁₃的化合價為-1；
③Al₁₄的價電子數(shù)目為14×3=42，原子簇達到穩(wěn)定結構，價電子數(shù)目應為40，因此需要失去兩個電子達到穩(wěn)定狀態(tài)，這與該周期表中所列元素X，即Mg的性質(zhì)相似，
故答案為：Mg；Al₁₄價電子為42，原子簇要達到穩(wěn)定結構即價電子40，需要失去2個電子；
（6）①立方晶胞中，面心粒子占$\frac{1}{2}$，頂點粒子占$\frac{1}{8}$，體心粒子為整個晶胞所有，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，將NaCl晶胞中面心和體心的原子除去，頂點的Na換為U，棱心的C1換為O，得到UOn晶胞結構，則一個晶胞中U的個數(shù)為$8×\frac{1}{8}$=1，O的數(shù)目為$12×\frac{1}{4}$=3，則n的值為3，
故答案為：3；
②取1mol晶胞，則含有N_A個晶胞，一個晶胞的體積為V₀=a³=（415.6×10^-10）cm³，1mol晶胞的質(zhì)量為m=（238+16×3）g，則晶體的密度為ρ=$\frac{238+16×3}{（415.6×1{0}^{-10}）×6.02×1{0}^{23}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{238+16×3}{（415.6×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結構綜合知識，結合了塔式元素周期表考查，包含第一電離能，價層電子對互斥理論，雜化軌道理論，晶胞計算，晶體類型的判斷，均為高頻考點，試題有助于培養(yǎng)綜合分析能力，需要有一定的基礎，題目難度中等．