Question

【化學(xué)—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】（15分）

現(xiàn)有七種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素，F(xiàn)、G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。請(qǐng)根據(jù)下列相關(guān)信息，回答問(wèn)題。

A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等，也是原子半徑最小的元素

B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1

C原子的第一至第四電離能分別是: I1=738kJ/mol  I2 = 1451 kJ/mol  I3 = 7733kJ/mol  I4 = 10540kJ/mol

D原子核外所有p軌道全滿(mǎn)或半滿(mǎn)

E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4

F是前四周期中電負(fù)性最小的元素

G在周期表的第七列

 

（1）已知BA₅為離子化合物，寫(xiě)出其電子式           

（2）B基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有    個(gè)方向，原子軌道呈    形

（3）某同學(xué)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(xué)所畫(huà)的電子排布圖違背了                                         

（4）G位于          族       區(qū)，價(jià)電子排布式為                           

（5）DE₃ 中心原子的雜化方式為         ，用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)其空間構(gòu)型為              

（6）檢驗(yàn)F元素的方法是                ，請(qǐng)用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是  

                                                                         

（7）F元素的晶胞如下圖所示，若設(shè)該晶胞的密度為a g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，

F原子的摩爾質(zhì)量為M，則F原子的半徑為             cm

 

Answer 1

（1）   （2分）   （2）  3  （1分），紡錘形（1分）

（3）泡利不相容原理（1分）       （4）  第ⅦB（1分） d （1分），3d⁵4s²（1分）

（5） sp³（1分）， 三角錐形（1分） （6） 焰色反應(yīng)（1分），  當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將以光的形式釋放能量。                    （2分） 

（7）    （2分）

解析:  根據(jù)元素的性質(zhì)、原子核外電子排布規(guī)律及元素在周期表中的位置可以判斷，A是H，B是N，C是Mg，D是P，E是Cl，F(xiàn)是K，G是Mn。

（1）離子化合物中一定含有離子鍵，所以該化合物是由MH₄^＋和H^－形成的離子鍵，電子式為。

（2）N原子核外電子能量最高的是p電子，在空間有3個(gè)方向，原子軌道呈紡錘形。

（3）1個(gè)原子軌道最多容納的電子是2個(gè)，且自旋方向相反，這就是泡利原理。3s軌道中的電子自旋方向相同，違反了泡利原理。

（4）Mn屬于第四周期第ⅦB，Mn原子最后填入的電子是d軌道的，所以Mn屬于d區(qū)。錳的原子核外有25個(gè)電子，所以就有25種運(yùn)動(dòng)方向。

（5）PCl₃中中心原子的孤電子對(duì)數(shù)是1/2（5－3×1）＝1，即價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，所以分子空間構(gòu)型是三角錐形，采取的是sp³雜化。

（6）檢驗(yàn)K元素的最簡(jiǎn)單方法是焰色反應(yīng)。之所以會(huì)產(chǎn)生焰色反應(yīng)，是因?yàn)楫?dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將以光的形式釋放能量。

（7）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，該晶胞中含有的原子個(gè)數(shù)是2。設(shè)原子半徑是r，晶胞的邊長(zhǎng)是x，則有（4r）²＝x²＋2x²，解得x＝。所以，解得r＝。