Question

3．（1）某元素原子的价电子构型为4s²4p¹，它属于第四周期ⅢA族，属p区元素．
（2）基态磷原子核外有15种运动状态不同的电子．
（3）CO的结构可表示为 与CO结构最相似的分子是N₂，这两种结构相似的分子中，分子的极性不相同（填“相同”或“不相同”）．
（4）实验证明：KCl、MgO、CaO三种晶体的结构与NaCl晶体的结构相似，已知NaCl、KCl、CaO晶体的晶格能数据如下表：

晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ•mol-1	786	715	3 401

则KCl、MgO、CaO三种晶体的熔点从高到低的顺序是MgO＞CaO＞KCl．其中MgO晶体中一个Mg²⁺周围和它最近且等距离的Mg²⁺有12个．
（5）Cu₃N的晶胞结构如图，N^3-的配位数为6，Cu⁺半径为acm，N^3-半径为bcm，Cu₃N的密度为$\frac{103}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$g•cm^-3．（阿伏加德罗常数用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）根据核外电子排布确定原子结构特点，可确定元素在周期表中的位置；
（2）磷原子核外有15个电子，运动状态各不相同；
（3）根据等电子体的结构相似来判断；由同种元素组成的双原子分子为非极性分子；由不同种元素组成的双原子分子为极性分子；
（4）晶格能越大熔点越高；根据MgO晶胞的结构，可以确定一个Mg²⁺周围和它最邻近且等距离的Mg²⁺有数目；
（5）晶胞中小黑色球数目为8×$\frac{1}{8}$=1，大黑色球2数目为12×$\frac{1}{4}$=3，故小黑色球为N^3-、大黑色球为Cu⁺，补全晶胞结构可知，N^3-离子周围有6个Cu⁺；
Cu⁺半径为a pm，N^3-半径为b pm，则晶胞棱长为2（a+b）pm，进而计算晶胞体积、晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）某元素的原子的价电子构型为4s²4p¹，它在周期表中的位置是第4周期ⅢA族，属于p区元素，故答案为：四；ⅢA；p；
 （2）磷原子核外有15个电子，运动状态各不相同，故答案为：15；
（3）CO与N₂是等电子体，等电子体的结构相似，N₂是由同种元素组成的双原子分子为非极性分子；CO是由不同种元素组成的双原子分子为极性分子，
故答案为：N₂；不相同；
（4）KCl、MgO、CaO这3种晶体的结构与NaCl晶体结构相似，MgO、CaO中离子都带2个单位电荷，KCl中离子都带1个单位电荷，离子半径Cl^-＜O^2-，Mg²⁺＜Ca²⁺＜K⁺，高价化合物的晶格能远大于低价离子化合物的晶格，晶格能MgO＞CaO＞KCl，故熔点MgO＞CaO＞KCl；在MgO晶胞中Mg²⁺周围有六个O^2-，O^2-周围有六个Mg²⁺，根据晶胞的结构可以看出，如果以体心上一个Mg²⁺为究对象，和它最邻近且等距离的Mg²⁺分布在晶胞每个棱边中点上，共有12个，
故答案为：MgO＞CaO＞KCl；12；
（5）晶胞中小黑色球数目为8×$\frac{1}{8}$=1，大黑色球2数目为12×$\frac{1}{4}$=3，故小黑色球为N^3-、大黑色球为Cu⁺，补全晶胞结构可知，N^3-离子周围有6个Cu⁺；
Cu⁺半径为a pm，N^3-半径为b pm，则晶胞棱长为2（a+b）pm，晶胞体积为[2（a+b）×10^-10 cm]³，晶胞质量为（64×3+14）÷N_Ag，则晶胞密度为[（64×3+14）÷N_Ag]÷[2（a+b） cm]³=$\frac{103}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：6；$\frac{103}{4{N}_{A}（a+b）^{3}}$．

点评 本题考查较为综合，涉及晶胞的计算、晶体的性质以及核外电子的排布等知识，题目难度中等，明确常见晶胞结构为解答关键，注意掌握均摊法在晶胞计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．