Question

【題目】元素周期表中第三周期包括Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 8種元素。請回答下列問題：

(1)基態磷原子核外有________種運動狀態不同的電子。

(2)第三周期8種元素按單質熔點(℃)大小順序繪制的柱形圖(已知柱形“1”代表Ar)如下所示，則其中“2”原子的結構示意圖為________，“8”單質晶體的類型為________。

(3)氫化鎂

儲氫材料的晶胞結構如圖所示，已知該晶體的密度為ρ g·cm－3，則該晶體的化學式為________，晶胞的體積為________cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德羅常數的值)。

(4)實驗證明：KCl、MgO、CaO三種晶體的結構與NaCl晶體的結構相似，已知NaCl、KCl、CaO晶體的晶格能數據如下表：

晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/(kJ·mol－1)	786	715	3 401

則KCl、MgO、CaO三種晶體的熔點從高到低的順序是________________。其中MgO晶體中一個Mg2＋周圍和它最近且等距離的Mg2＋有________個。

(5)Si、C和O的成鍵情況如下：

化學鍵	C-O	C=O	Si-O	Si=O
鍵能/(kJ·mol－1)	360	803	464	640

C和O之間易形成含有雙鍵的CO2分子晶體，而Si和O之間則易形成含有單鍵的SiO2原子晶體，請結合數據分析其原因：__________________________________________。

Answer 1

【答案】 15 原子晶體 MgH2 52/（ρNA） MgO>CaO>KCl 12 碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳與氧之間易形成含雙鍵的CO2分子晶體；硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅與氧之間易形成含單鍵的SiO2原子晶體

【解析】（1）磷原子核電荷數為15，電子排布為1s22s22p63s23p3，每個電子的運動狀態不同，因此基態磷原子核外有15種運動狀態不同的電子；正確答案：15。

(2)第三周期8種元素按單質算，排出氬氣外，只有氯氣為氣體，熔點較低，氯原子核電荷數為17，原子的結構示意圖為：；單質硅為原子晶體，熔點最高；正確答案：；原子晶體。

（3）根據晶胞結構可知，該晶胞中含有鎂原子個數為8×1/8+1=2, 含有氫原子個數為4×1/2+2=4,鎂原子與氫原子個數比為1:2，所以氫化鎂化學式為MgH2；該晶胞中含有2個MgH2，則該晶胞的體積為2×26/ρNA= 52/（ρNA）cm3；正確答案：MgH2；52/（ρNA）。

(4) 晶格能越大，離子晶體熔點就越高，而晶格能大小與離子的電荷和半徑有關，電荷越多，離子半徑越小，晶格能就越大；KCl、MgO、CaO這3種晶體的結構與NaCl晶體結構相似，MgO、CaO中離子都帶2個單位電荷，KCl中離子都帶1個單位電荷，離子半徑Cl->O2-,Mg2+<Ca2+<K+,高價化合物的晶格能遠大于低價離子化合物的晶格能，晶格能MgO>CaO>KCl ,故熔點MgO>CaO>KCl；在MgO晶胞中Mg2＋周圍有六個O2-,O2-周圍有六個Mg2＋,根據晶胞的結構可以看出,如果以體心上一個Mg2＋為究對象，和它最鄰近且等距離的Mg2＋分布在晶胞每個棱邊中點上,共有12個；正確答案：MgO>CaO>KCl；12。

(5) C和O之間易形成含有雙鍵的CO2分子晶體，而Si和O之間則易形成含有單鍵的SiO2原子晶體，其原因： 碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳與氧之間易形成含雙鍵的CO2分子晶體；硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅與氧之間易形成含單鍵的SiO2原子晶體；正確答案：碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳與氧之間易形成含雙鍵的CO2分子晶體；硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅與氧之間易形成含單鍵的SiO2原子晶體。