Question

20．工业上制取冰晶石（Na₃AlF₆）的化学方程式如下：2Al（OH）₃+12HF+3A=2Na₃AlF₆+3CO₂↑+9H₂O 根据题意完成下列填空：
（1）反应物A的化学式为Na₂CO₃，属于离子晶体．
（2）生成物中由分子组成的物质属于极性分子的是H₂O（写分子式），由分子组成的晶体中熔点较高的是H₂O（写分子式），由分子组成的晶体中密度较大的是CO₂（写分子式）
（3）反应物中有两种元素在元素周期表中位置相邻，请用一个化学方程式来表示它们的非金属性的大小2F₂+2H₂O=4HF+O₂，并请写出其中电负性较小的元素原子的价层电子排布图：．
（4）制取冰晶石（Na₃AlF₆）的化学方程式中除氢外，其余原子的第一电离能由大到小的顺序F＞O＞C＞Al＞Na
（5）冰晶石（Na₃AlF₆）是离子化合物，由两种微粒构成，冰晶石晶胞结构如图所示，●位于大立方体顶点和面心，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处▽所代表的微粒是Na⁺（填具体的微粒符号）．

Answer 1

分析 （1）根据元素守恒知，A中含有Na、C元素，根据原子守恒知，还含有O元素，且Na、C、O原子个数分别是2、1、3，所以A为Na₂CO₃；由阴阳离子构成的晶体为离子晶体；
（2）分子晶体由分子构成，正负电荷中心不重合的分子为极性分子；分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，氢键导致物质的熔沸点升高；氢键的存在导致冰中空间利用率较低；
（3）反应物中有两种元素在元素周期表中位置相邻，为O、F元素，元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，可以根据非金属单质之间的置换反应判断非金属性强弱；同一周期中，元素的电负性随着原子序数增大而增大，所以F元素电负性大于O元素，O原子最外层电子为其价电子，分别位于2s、2p轨道上；
（4）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增大而减小；
（5）该晶胞中●个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，○个数=12×$\frac{1}{4}$+8=11，根据化学式知，冰晶石中阳离子和阴离子个数之比为3：1，据此判断大立方体的体心处▽所代表的微粒．

解答 解：（1）根据元素守恒知，A中含有Na、C元素，根据原子守恒知，还含有O元素，且Na、C、O原子个数分别是2、1、3，所以A为Na₂CO₃；由阴阳离子构成的晶体为离子晶体，碳酸钠是由钠离子和碳酸根离子构成的，为离子晶体，故答案为：Na₂CO₃；离子；
（2）分子晶体由分子构成，正负电荷中心不重合的分子为极性分子，二氧化碳和H₂O都是分子晶体，二氧化碳是直线形分子、H₂O是V形，二氧化碳中正负电荷中心重合为非极性分子，H₂O中正负电荷中心不重合，为极性分子；
分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，氢键导致物质的熔沸点升高，二氧化碳中不含氢键、H₂O中含有氢键，所以熔沸点较高的是H₂O；
氢键的存在导致冰中空间利用率较低，所以这两种物质中密度较大的是CO₂，
故答案为：H₂O；H₂O；CO₂；
（3）反应物中有两种元素在元素周期表中位置相邻，为O、F元素，元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，非金属性较强的单质能置换出非金属较弱的单质，氟气能和水反应置换出氧气，反应方程式为2F₂+2H₂O=4HF+O₂；同一周期中，元素的电负性随着原子序数增大而增大，所以F元素电负性大于O元素，O原子最外层电子为其价电子，分别位于2s、2p轨道上，则O原子价层电子排布图为，
故答案为：2F₂+2H₂O=4HF+O₂；；
（4）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增大而减小，所以这几种元素第一电离能大小顺序是F＞O＞C＞Al＞Na，故答案为：F＞O＞C＞Al＞Na；
（5）该晶胞中●个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，○个数=12×$\frac{1}{4}$+8=11，根据化学式知，冰晶石中阳离子和阴离子个数之比为3：1，要使阳离子、阴离子个数之比为3：1，则大立方体的体心处▽所代表的微粒是Na⁺，
故答案为：Na⁺．

点评 本题考查晶胞计算、电负性、电离能、原子核外电子排布等知识点，为高考高频点，知道电离能规律及反常现象、构造原理等知识点，注意（2）中氢键的存在影响冰的密度，为易错点．