Question

【題目】K、Al、Cu、H、C、O、S、Cl是常見的八種元素。

(1)從明礬[KAl(SO4)2·12H2O]制備 Al、K2SO4和H2SO4的過程如下圖所示：

焙燒明礬的化學方程式為_________________________________________________。

(2)K位于元素周期表第________周期第________族。

(3)S的基態(tài)原子核外有________個未成對電子；Cl的基態(tài)原子核外電子排布式為____________。

(4)用“＞”或“＜”填空：

第一電離能	離子半徑	熔點	酸性
O____S	Cl－____K＋	KCl____Al2O3	H2SO4____HClO4

(5)SO2的價層電子對個數(shù)是________，該分子為結(jié)構(gòu)為________；SO3中硫原子采用雜化方式為___________。

(6)新制備的Cu(OH)2可將乙醛氧化成乙酸，而自身還原成Cu2O。乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是____________________。Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有________個銅原子。

(7)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a=0.405 nm，列式表示Al單質(zhì)的密度__________g·cm－3(列出計算式子，不必計算出結(jié)果)。

Answer 1

【答案】4KAl(SO4)2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O 四 ⅠA 2 1s22s22p63s23p5 ＞ ＞ ＜ ＜ 3 V形 sp2 CH3COOH存在分子間氫鍵 16

【解析】

明礬和硫混合焙燒生成SO2和固體混合物，用水溶解固體并過濾得到濾渣Al2O3、濾液K2SO4，利用電解Al2O3可制得Al，SO2催化氧化生成SO3，再溶于水可制得硫酸。利用均攤法先確定晶胞的組成，得到晶胞的質(zhì)量，再結(jié)合計算。

(1)明礬和硫混合焙燒生成SO2、K2SO4和Al2O3，則結(jié)合守恒法，發(fā)生反應的化學方程式為4KAl(SO4)2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O；

(2)K的核電荷數(shù)為19，核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，則K位于元素周期表第四周期第ⅠA族；

(3)S的核電荷數(shù)為16，價電子軌道表達式為，則基態(tài)S原子核外有2個未成對電子；Cl的核電荷數(shù)為17，基態(tài)Cl原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p5；

(4)同主族元素，隨著原子序數(shù)的增加，原子核對核外電子的吸引力減弱，第一電離能減小，則第一電離能：O＞S；核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，則離子半徑：Cl－＞K+；鉀離子半徑大于鋁離子半徑，鋁離子半徑大于氧離子半徑，所以Al2O3的熔點高于KCl的熔點，故熔點：KCl＜Al2O3；元素的非金屬性越強，元素最高價氧化物的水化物的酸性越強，因為非金屬性Cl＞S，則酸性：H2SO4＜HClO4；

(5)SO2的價層電子對個數(shù)是2+=3，S原子為sp2雜化，孤對電子數(shù)是1，該分子為結(jié)構(gòu)為V形；SO3中硫原子價層電子對個數(shù)是3+=3，無孤對電子，采用雜化方式sp2；

(6)乙酸分子間可形成氫鍵，乙醛不能形成氫鍵，所以乙酸的沸點高于乙醛；該晶胞中O原子數(shù)為4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知該晶胞中銅原子數(shù)為O原子數(shù)的2倍，即為16個；

(7)Al單質(zhì)為面心立方晶體，以頂點Al原子研究，其配原子處于面心位置，頂點為8個晶胞共用，面心為2個晶胞共用，則晶胞中Al原子數(shù)目=8×+6×=4，Al原子總質(zhì)量=4×gAl單質(zhì)的密度=(4×g)÷(0.405×10-7 cm)3=gcm-3。