Question

11．A、B、C、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A、B、C、D、E為短周期元素，F(xiàn)為第四周期元素，F(xiàn)還是前四周期中電負性最小的元素．已知：A原子的核外電子數(shù)與電子層數(shù)相等；B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1個；C原子的第一至第四電離能為I₁=738kJ/mol，I₂=1451kJ/mol，I₃=7733kJ/mol，I₄=10540kJ/mol；D原子核外所有p軌道為全充滿或半充滿；E元素的族序數(shù)與周期序數(shù)的差為4；
（1）寫出E元素在周期表位置：第三周期第ⅦA族；D元素的原子的核外電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p³．
（2）某同學根據(jù)題目信息和掌握的知識分析C的核外電子排布為

該同學所畫的軌道式違背了能量最低原理．
（3）已知BA₅為離子化合物，寫出其電子式：．
（4）DE₃中心原子雜化方式為sp³，其空間構型為三角錐形．
（5）某金屬晶體中原子堆積方式如圖甲，晶胞特征如圖乙，原子相對位置關系如圖丙，則晶胞中該原子配位數(shù)為12；空間利用率為74%；該晶體的密度為$\frac{{\sqrt{2}M}}{{8{a^3}N_A}}$g/cm³．（已知該金屬相對原子質量為m，原子半徑為a cm）

Answer 1

分析 A、B、C、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A、B、C、D、E為短周期元素，F(xiàn)為第四周期元素，F(xiàn)還是前四周期中電負性最小的元素，則F為K元素；A原子的核外電子數(shù)與電子層數(shù)相等，則A為H元素；B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1個，核外電子排布式為1s²2s²2p³，則B為N元素；C原子第三電離能劇增，原子最外層有2個電子，原子序數(shù)大于N元素，故C為Mg；D原子核外所有p軌道為全充滿或半充滿，處于VA族，原子序數(shù)大于Mg，故D為P元素；E處于第三周期，E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4，E處于第ⅦA族，故E為Cl元素，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A、B、C、D、E為短周期元素，F(xiàn)為第四周期元素，F(xiàn)還是前四周期中電負性最小的元素，則F為K元素；A原子的核外電子數(shù)與電子層數(shù)相等，則A為H元素；B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1個，核外電子排布式為1s²2s²2p³，則B為N元素；C原子第三電離能劇增，原子最外層有2個電子，原子序數(shù)大于N元素，故C為Mg；D原子核外所有p軌道為全充滿或半充滿，處于VA族，原子序數(shù)大于Mg，故D為P元素；E處于第三周期，E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4，E處于第ⅦA族，故E為Cl元素．
（1）E為Cl元素，在周期表位置：第三周期第ⅦA族；D為P元素，原子的核外電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p³，
故答案為：第三周期第ⅦA族；1s²2s²2p⁶3s²3p³；
（2）某同學根據(jù)上述信息，推斷C基態(tài)原子的核外電子排布為，該同學所畫的電子排布圖中3s能級未填充滿，就填充能量更高的3p能級，違背了能量最低原理，
故答案為：能量最低原理；
（3）NH₅為離子化合物，是由NH₄⁺與H^-兩種粒構成，電子式為，
故答案為：；
（4）PCl₃中心原子P原子成3個σ鍵，P原子價層電子對是為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，含有1對孤對電子對，雜化軌道數(shù)為4，雜化方式為sp³，其空間構型為三角錐形，
故答案為：sp³；三角錐形；
（5）由圖可知，晶胞為面心立方堆積，以頂點的原子分析，位于面心的原子與之相鄰，1個頂點原子處在12個面上，故配位數(shù)為12；
晶胞中原子數(shù)目為6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，原子半徑為acm，則晶胞中原子總體積=4×$\frac{4}{3}$πa³ cm³，由圖丙可知，正方形對角線長度為4a cm，故立方體的棱長為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4a cm=2$\sqrt{2}$a cm，晶胞體積為（2$\sqrt{2}$a cm）³=16$\sqrt{2}$a³ cm³，故空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}×3.14×{a}^{3}}{16\sqrt{2}{a}^{3}}$×100%=74%；
該金屬相對原子質量為m，則晶胞的質量=4×$\frac{m}{{N}_{A}}$g，故晶體的密度=4×$\frac{m}{{N}_{A}}$g÷16$\sqrt{2}$a³ cm³=$\frac{{\sqrt{2}M}}{{8{a^3}N_A}}$g/cm³，
故答案為：12；74%；$\frac{{\sqrt{2}M}}{{8{a^3}N_A}}$g/cm³．

點評 本題考查物質結構與性質，涉及結構性質與位置關系、核外電子排布規(guī)律、電子式、雜化軌道理論、分子結構、晶胞計算等，綜合性較大，難度中等，推斷元素是解題的關鍵，（5）為易錯點、難點，需要學生具有較好的數(shù)學計算能力與空間想象力，注意基礎知識的掌握．