Question

9．表中實(shí)線是元素周期表的部分邊界，其中上邊界未用實(shí)線標(biāo)出．
根據(jù)信息回答下列問題：
①周期表中基態(tài)Ga原子的最外層電子排布式為4s²4p¹
②Fe元素位于
周期表的d區(qū)；Fe與CO易形成配合物Fe（CO）₅，在Fe（CO）₅中鐵的化合價(jià)為0；
已知：原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價(jià)電子總數(shù)）相同的粒子互為等電子體，等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征．與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為N₂和CN^-（填化學(xué)式）．③根據(jù)VSEPR理論預(yù)測ED₄^-離子的空間構(gòu)型為正四面體．B、C、D、E原子相互化合形成的分子中，所有原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化學(xué)式為CO₂、CCl₄（或NCl₃）（寫2種）．

Answer 1

分析 上邊界為短周期元素，一周期有2種元素，二、三周期有8種元素，表示元素周期表的部分邊界如圖：；①主族元素的族序數(shù)=其最外層電子數(shù)=其價(jià)電子數(shù)，最外層電子在排列時(shí)，遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），4s的能量小于4p的能量，4s能級最多排兩個(gè)電子，4p能級最多排6個(gè)電子；
②元素周期表五區(qū)的劃分是根據(jù)最后排入的電子名稱命名的，F(xiàn)e原子是26號(hào)元素，F(xiàn)e原子的基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，結(jié)合核外電子排布規(guī)律分析；
Fe與CO易形成配合物Fe（CO）₅化合價(jià)的代數(shù)和為0，CO的化合價(jià)的代數(shù)和為0；
根據(jù)等電子體的定義“只要原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價(jià)電子總數(shù)）相同就是等電子體”分析；
③分子空間構(gòu)型的判斷
價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)  
σ鍵電子對數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)=中心原子結(jié)合的原子個(gè)數(shù)  
中心原子上的孤電子對數(shù)=$\frac{1}{2}$（a-xb）
說明：對于分子，a為中心原子的價(jià)電子數(shù)；
對于陽離子，a為中心原子的價(jià)電子數(shù)-離子所帶的電荷數(shù)如：NH₄⁺        
對于陰離子，a為中心原子的價(jià)電子數(shù)+離子所帶的電荷數(shù)如：CO₃^-        
x為配位原子個(gè)數(shù)；b為配位原子最多能接受的電子數(shù)，如果價(jià)層電子對=2，VSEPR模型為直線型；如果價(jià)層電子對=3，VSEPR模型為平面三角形；如果價(jià)層電子對=4，VSEPR模型為四面體，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：上邊界為短周期元素，一周期有2種元素，二、三周期有8種元素，表示元素周期表的部分邊界如圖，
①元素周期表每一橫行是一個(gè)周期，一共有18個(gè)縱行，從左向右，1、2和13至17七個(gè)縱行是主族，且第一縱行開始分別為第IA族、第IIA族，第IIIA族、第IVA族，V第A族，V第IA族，第VIIA族，Ga是第四橫行第十一縱行的元素，所以是第四周期第IIIA族的元素，主族元素的族序數(shù)=其最外層電子數(shù)=其價(jià)電子數(shù)，所以Ga最外層有3個(gè)電子，最外層電子在排列時(shí)，遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），4s的能量小于4p的能量，4s能級最多排兩個(gè)電子，
故答案為：4s²4p¹；
②元素周期表五區(qū)的劃分是根據(jù)最后排入的電子名稱命名的．Fe原子是26號(hào)元素，F(xiàn)e原子的基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，這些電子排列時(shí)遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），這些能級的能量大小順序?yàn)椋?s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d，根據(jù)能量最低原理先排4s電子后排3d電子，所以最后排入的是3d電子，根據(jù)命名規(guī)則屬d區(qū)；
Fe與CO易形成配合物Fe（CO）₅，根據(jù)化合物的化合價(jià)代數(shù)和為0，所以Fe（CO）₅的化合價(jià)代數(shù)和為0，CO是化合物，它的化合價(jià)的代數(shù)和是0，所以在Fe（CO）₅中鐵的化合價(jià)為0；
根據(jù)等電子體的定義，CO的等電子體必須是雙原子分子或離子，且電子總數(shù)相等．對于原子，原子序數(shù)=原子核外電子總數(shù)，所以，如果是分子，只要原子序數(shù)之和相等即可，
CO中C是6號(hào)元素，O是8號(hào)元素，原子序數(shù)之和為14，N是7號(hào)元素，且可形成雙原子分子，所以分子是N₂，
如果是陽離子離子，原子序數(shù)之和減去所帶電荷數(shù)值，如果是陰離子，原子序數(shù)之和加上所帶電荷數(shù)值，等于CO的原子序數(shù)之和即可所以是CN^-，
故答案為：d；0；N₂；CN^-；
③根據(jù)元素周期表知，E是Cl元素，D是O元素，ED₄^-是ClO₄^-離子，價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)，σ鍵電子對數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)=中心原子結(jié)合的原子個(gè)數(shù)，中心原子是Cl原子，中心原子結(jié)合的原子個(gè)數(shù)是4，所以σ鍵電子對數(shù)=4，中心原子上的孤電子對數(shù)=1/2（a-xb），說明：x為配位原子個(gè)數(shù)，b為配位原子最多能接受的電子數(shù)，對于陰離子，a為中心原子的價(jià)電子數(shù)+離子所帶的電荷數(shù)，中心原子上的孤電子對數(shù)=1/2（a-xb）=1/2（8-4*2）=0，所以價(jià)層電子對數(shù)=4，根據(jù)VSEPR理論預(yù)測ED₄^-離子的空間構(gòu)型為正四面體型．
根據(jù)元素周期表知，B、C、D、E分別是C、N、O、Cl是四種元素，分子中每個(gè)原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的判斷公式是：化合價(jià)的絕對值+原子最外層電子數(shù)=8，分子中每個(gè)原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．否則就沒有達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．對于C元素，8-原子最外層電子數(shù)（4）=化合價(jià)的絕對值（4）
對于O元素，8-原子最外層電子數(shù)（6）=化合價(jià)的絕對值（2）
對于N元素，8-原子最外層電子數(shù)（5）=化合價(jià)的絕對值（3）
對于Cl元素，8-原子最外層電子數(shù)（7）=化合價(jià)的絕對值（1）
所以兩兩形成的化合物且每個(gè)原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物有：CO₂、NCl₃、CCl₄等，
故答案為：正四面體；CO₂、CCl₄（或NCl₃）．

點(diǎn)評 本題考查基態(tài)原子或離子的核外電子排布或最外層電子排布、分子中原子采取的雜化方式、對于元素周期表，學(xué)習(xí)時(shí)要記住它的周期、族的劃分，要熟記前36號(hào)元素，五區(qū)的劃分、邊界、劃分依據(jù)等都要掌握，考查方式較多，在學(xué)習(xí)中要靈活掌握根據(jù)VSEPR理論預(yù)測分子或離子的空間構(gòu)型是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是近幾年高考的熱點(diǎn)．