Question

K、Al、Cu、H、C、O、S、Cl是常见的八种元素。

(1)从明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]制备 Al、K₂SO₄和H₂SO₄的过程如下图所示：

焙烧明矾的化学方程式为_________________________________________________。

(2)K位于元素周期表第________周期第________族。

(3)S的基态原子核外有________个未成对电子；Cl的基态原子核外电子排布式为____________。

(4)用“＞”或“＜”填空：

第一电离能	离子半径	熔点	酸性
O____S	Cl^－____K^＋	KCl____Al2O3	H2SO4____HClO4

(5)SO₂的价层电子对个数是________，该分子为结构为________；SO₃中硫原子采用杂化方式为___________。

(6)新制备的Cu(OH)₂可将乙醛氧化成乙酸，而自身还原成Cu₂O。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是____________________。Cu₂O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。

(7)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a=0.405 nm，列式表示Al单质的密度__________g·cm^－3(列出计算式子，不必计算出结果)。

Answer

4KAl(SO4)2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O 四 ⅠA 2 1s22s22p63s23p5 ＞ ＞ ＜ ＜ 3 V形 sp2 CH3COOH存在分子间氢键 16

【解析】

明矾和硫混合焙烧生成SO2和固体混合物，用水溶解固体并过滤得到滤渣Al2O3、滤液K2SO4，利用电解Al2O3可制得Al，SO2催化氧化生成SO3，再溶于水可制得硫酸。利用均摊法先确定晶胞的组成，得到晶胞的质量，再结合计算。

(1)明矾和硫混合焙烧生成SO2、K2SO4和Al2O3，则结合守恒法，发生反应的化学方程式为4KAl(SO4)2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O；

(2)K的核电荷数为19，核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，则K位于元素周期表第四周期第ⅠA族；

(3)S的核电荷数为16，价电子轨道表达式为，则基态S原子核外有2个未成对电子；Cl的核电荷数为17，基态Cl原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5；

(4)同主族元素，随着原子序数的增加，原子核对核外电子的吸引力减弱，第一电离能减小，则第一电离能：O＞S；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径：Cl－＞K+；钾离子半径大于铝离子半径，铝离子半径大于氧离子半径，所以Al2O3的熔点高于KCl的熔点，故熔点：KCl＜Al2O3；元素的非金属性越强，元素最高价氧化物的水化物的酸性越强，因为非金属性Cl＞S，则酸性：H2SO4＜HClO4；

(5)SO2的价层电子对个数是2+=3，S原子为sp2杂化，孤对电子数是1，该分子为结构为V形；SO3中硫原子价层电子对个数是3+=3，无孤对电子，采用杂化方式sp2；

(6)乙酸分子间可形成氢键，乙醛不能形成氢键，所以乙酸的沸点高于乙醛；该晶胞中O原子数为4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知该晶胞中铜原子数为O原子数的2倍，即为16个；

(7)Al单质为面心立方晶体，以顶点Al原子研究，其配原子处于面心位置，顶点为8个晶胞共用，面心为2个晶胞共用，则晶胞中Al原子数目=8×+6×=4，Al原子总质量=4×g，Al单质的密度=(4×g)÷(0.405×10-7 cm)3=g•cm-3。