Question

5．图1是元素周期表的一部分．表中所列的字母分别代表一种化学元素．

试回答下列问题：
（1）请写出元素o的基态原子外围电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²．
（2）d的氢化物的分子构型为三角锥形，中心原子的杂化形式为sp³；k在空气中燃烧产物的分子构型为V型，中心原子的杂化形式为sp²，该分子是极性（填“极性”或“非极性”）分子．
（3）i单质晶体中原子的堆积方式如图2甲所示，其晶胞特征如图2乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图2丙所示．
若已知i的原子半径为d cm，N_A代表阿伏加德罗常数，i的相对原子质量为M，请回答：
①晶胞中i原子的配位数为12，一个晶胞中i原子的数目为4．
②该晶体的密度为$\frac{M}{4\sqrt{2}{{N}_{A}d}^{3}}$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处于第四周期第Ⅷ族，元素周期表中第26号元素，为Fe元素，根据核外电子排布规律书写；
（2）d为N，其氢化氢为NH₃，N原子有1对孤对电子，成键数为3；k为S元素，在空气中燃烧生成SO₂，S有1对孤对电子，存在S=O键，S原子采取sp²杂化；
（3）①由图可知，晶胞为面心立方堆积，以顶点的原子分析，位于面心的原子与之相邻，1个顶点原子为12个面共用；根据均摊法计算晶胞中含有原子数目；
②由图丙可知，正方形对角线长度为4d cm，故立方体的棱长为，$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=2$\sqrt{2}$d cm，晶胞体积为（2$\sqrt{2}$dcm）³=16$\sqrt{2}$d³cm³，根据晶胞含有原子数目计算晶胞的质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度．

解答 解：（1）由元素在周期表中的位置可知，元素o处于第四周期第Ⅷ族，为26号元素Fe，原子核外有26个电子，根据构造原理其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）d为N，其氢化氢为NH₃，N原子有1对孤对电子，成键数为3，N原子为sp³杂化，为三角锥形；k为S元素，在空气中燃烧生成SO₂，S有1对孤对电子，存在S=O键，S原子采取sp²杂化，V型，正负电荷中心不重合，为极性分子，
故答案为：三角锥形；sp³；V型；sp²；极性；
（3）①由图可知，晶胞为面心立方堆积，以顶点的原子分析，位于面心的原子与之相邻，1个顶点原子为12个面共用，故配位数为12；晶胞中含有原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
故答案为：12；4；
②由图丙可知，正方形对角线长度为4d cm，故立方体的棱长为，$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=2$\sqrt{2}$d cm，晶胞体积为（2$\sqrt{2}$dcm）³=16$\sqrt{2}$d³cm³，晶胞中含有原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
相对原子质量为M，故晶胞的质量=4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，故晶体的密度=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}g}{16\sqrt{2}{d}^{3}c{m}^{3}}$g/cm³=$\frac{M}{4\sqrt{2}{{N}_{A}d}^{3}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{M}{4\sqrt{2}{{N}_{A}d}^{3}}$g/cm³．

点评 本题考查物质结构与性质、元素周期律、核外电子排布、晶胞结构与计算等，注意对电离能突变的理解，晶胞计算需要学生具有一定的数学计算能力与空间想象力，难度中等．