Question

【化学一选修3物质结构与性质】
已知A、B、C、D、E、F均为前四周期元素．A元素的原子价电子排布为ns²np²，B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，C元素原子的M电子层的P亚层中有3个未成对电子．D元素原子核外的M层中只有2对成对电子．B离子与E离子具有相同的电子层结构，可形成E₂B₂、E₂B型化合物．F元素位于元素周期表的ds区，其原子与E原子具有相同的最外层电子数．
请回答下面的问题：
（1）根据以上信息推断：①B元素为

 

②F原子核外的价电子排布为

 

．
（2）指出在元素周期表中：①D元素在

 

区；②E元素在

 

区．
（3）当n=2时，A与氢元素形成的相对分子质量为26的分子应属于

 

分子（填“极性“或“非极性”），该分子中有

 

个σ键

 

个π键．
（4）当n=3时，A与B形成的晶体属于

 

晶体．A单质的晶体结构中，A原子采用

 

杂化，A原子数与A-A键数之比为

 

．
（5）DCl₂分子中，中心原子D有

 

对孤对电子，用价层电子对互斥模型推测：DCl₂分子的空间构型为

 

形．
（6）元素F的某种氧化物的晶体晶胞结构如右上图所示，其中实心球表示F原子，则该氧化物的化学式为

 

．
（7）A-F六种元素中，有一种元素的部分电离能数据如下，它可能是

 

（写元素符号）（其中I₁-I₇分别表示该元素的第一电离能--第七电离能）．

电离能	I1	I2	I3	I4	I5	I6	I7
（KJ．mol-1）	14.5	29.6	47.4	77.5	97.9	551.9	666.8

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F均为前四周期元素．B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，B原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则B为O元素；C元素原子的M电子层的P亚层中有3个未成对电子，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，故C为P元素；D元素原子核外的M层中只有2对成对电子，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故D为S元素；B离子与E离子具有相同的电子层结构，核外电子数为10，可形成E₂B₂、E₂B型化合物，则E为Na；F元素位于元素周期表的ds区，其原子与E原子具有相同的最外层电子数，则F为Cu；
（1）根据能量最低原理书写Cu原子核外电子排布；
（2）根据最后电子填充的能级确定其在周期表中的区域；
（3）A元素的原子价电子排布为ns²np²，当n=2时，A是C元素，与氢元素形成的相对分子质量为26的分子为乙炔；
（4）A元素的原子价电子排布为ns²np²，当n=3时，A是Si元素，硅和氧形成的晶体是二氧化硅晶体，属于原子晶体；Si晶体中每个Si原子与另外4个Si原子形成正四面体结构，每个Si-Si键为Si原子提供

1

2

，根据均摊法计算Si原子所处共价键数目，据此解答；
（5）AB_n型分子A原子孤对电子数=

1

2

（a-xb），a为A原子价电子数目，x为A原子结合原子数，b为B原子最多结合电子数目；
S原子价层电子对数=σ数+孤对电子数，结合S原子的孤对电子，确定SCl₂分子的空间构型；
（6）根据均摊法计算晶胞中Cu原子、O原子数目，据此确定化学式；
（7）相同能层电子能量相差不大，不能能层电子能量相差较大，故失去不同能层电子时电离能会发生突跃，由表中数据可知，失去第6个电子时，电离能剧增，故该元素最外层电子数为5．

解答：解：A、B、C、D、E、F均为前四周期元素．B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，B原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则B为O元素；C元素原子的M电子层的P亚层中有3个未成对电子，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，故C为P元素；D元素原子核外的M层中只有2对成对电子，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故D为S元素；B离子与E离子具有相同的电子层结构，核外电子数为10，可形成E₂B₂、E₂B型化合物，则E为Na；F元素位于元素周期表的ds区，其原子与E原子具有相同的最外层电子数，则F为Cu；
（1）①由上述分析可知，B为氧元素；
②F为Cu原子，核外电子数为29，根据能量最低原理，核外的价电子排布为3d¹⁰4s¹，
故答案为：氧；3d¹⁰4s¹；
（2）①D为S元素，外围电子排布为3s²3p⁴，电子最后填充p能级，属于p区元素，
②E为Na元素，外围电子排布式为3s¹，电子最后填充s能级，属于s区元素，
故答案为：p；s；
（3）A元素的原子价电子排布为ns²np²，当n=2时，A是C元素，与氢元素形成的相对分子质量为26的分子为乙炔，其结构式为H-C≡C-H，属于直线型对称结构，分子中正负电荷重心重合，为非极性分子，乙炔分子中C-H单键为个σ键，-C≡C-三键含有1个σ键、2个π键，故乙炔分子中共含有3σ键、2个π键，
故答案为：非极性；3；2；
（4）A元素的原子价电子排布为ns²np²，当n=3时，A是Si元素，硅和氧形成的晶体是二氧化硅晶体，属于原子晶体；Si晶体中每个Si原子与另外4个Si原子形成正四面体结构，Si原子成4个σ键、不含孤对电子，采取sp³杂化，每个Si-Si键为Si原子提供

1

2

，即每个Si原子成共价键数目为4×

1

2

=2，故硅晶体中Si原子与Si-Si键数目之比=1：2，
故答案为：原子；sp³；1：2；
（5）SCl₂分子中，中心原子S含有孤对电子对数=

6-1×2

2

=2，SCl₂分子中S原子价层电子对数=2+2=4，故其空间构型为V形，
故答案为：2；V；
（6）由晶胞结构可知，晶胞中Cu原子数目=4、O原子数目=1+8×

1

8

=2，故该氧化物的化学式为Cu₂O，
故答案为：Cu₂O；
（7）相同能层电子能量相差不大，不能能层电子能量相差较大，故失去不同能层电子时电离能会发生突跃，由表中数据可知，失去第6个电子时，电离能剧增，故该元素最外层电子数为5，可能为上述P元素，
故答案为：P．

点评：本题考查物质结构与性质，题目比较综合，涉及结构性质位置关系、核外电子排布、分子结构与性质、价层电子对互斥理论、杂化理论、化学键、电离能、晶胞计算等，侧重考查主干知识，需要学生具备扎实的基础知识，难度中等，（4）为易错点、难点，注意识记中学常见晶体结构．