Question

7．原子序数递增的主族元素A、B、C、D、E，已知B的单质是生活中最常见的金属之一，该元素与同主族元素A、D原子的核电荷数分别相差8和18，C元素的最高价氧化物的水化物属于最强无机酸，E与D同周期，E的气态基态原子第一电离能大于同周期相邻主族元素．
（1）基态原子C的核外电子排布在5个能级中，D原子的核外电子的运动状态有31种，E在周期表中是VA族，C、D、E三种元素的原子半径由大到小的顺序为Ga＞As＞Cl（填写相应的元素符号）．
（2）A可以形成化合物A（0H）₃，该分子中A原子与3个羟基相连，其晶体为层状结构，则分子中A原子轨道的杂化类型为sp²，由分层结构可知，同层分子间的主要作用力可能为分子间作用力．
（3）B与C形成的气态化合物中常以二聚分子B₂C₆形式存在，在B₂C₆分子中存在的两种化学键为共价键、配位键．
（4）D与E形成的化合物属于第三代半导体，它能直接将电能转化为光能，其晶胞结构如图所示．
①D的基态原子的电子排布式可以简写为[Ar]3d¹⁰4s²4p¹；
②在半导体的晶胞中，D原子的配位数为4；
③在半导体的晶胞结构中，与同一个E原子相连的D原子构成的空间构型为正四面体．

Answer 1

分析 原子序数递增的主族元素A、B、C、D、E，C元素的最高价氧化物的水化物属于最强无机酸，则C为Cl，B的单质是生活中最常见的金属之一，则B为Al；B元素与同主族元素A、D原子的核电荷数分别相差8和18，则A为硼元素、D为Ga；E与D同周期，E的气态基态原子第一电离能大于同周期相邻主族元素，则E为As，据此解答．

解答 解：原子序数递增的主族元素A、B、C、D、E，C元素的最高价氧化物的水化物属于最强无机酸，则C为Cl，B的单质是生活中最常见的金属之一，则B为Al；B元素与同主族元素A、D原子的核电荷数分别相差8和18，则A为硼元素、D为Ga；E与D同周期，E的气态基态原子第一电离能大于同周期相邻主族元素，则E为As．
（1）C为Cl元素，基态原子C的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，核外电子分布在5个能级中，D为Ga，原子的核外电子有31个电子，核外电子的运动状态有31种，E为As，在周期表中位于VA族，同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大，故原子半径Ga＞As＞Cl，
故答案为：5；31；VA；Ga＞As＞Cl；
（2）A可以形成化合物B（OH）₃，该分子中B原子与3个羟基相连，其晶体为层状结构，则分子中B原子杂化轨道数目为3，轨道杂化类型为sp²，由分层结构可知，同层分子间的主要作用力可能为：分子间作用力，
故答案为：sp²；分子间作用力；
（3）B与C形成的气态化合物中常以二聚分子Al₂Cl₆形式存在，根据8电子结构，在Al₂Cl₆分子中Al原子与Cl之间形成共价键、配位键，
故答案为：配位键、共价键；
（4）①D为Ga，核外电子数为31，基态原子的电子排布式可以简写为[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，故答案为：3d¹⁰4s²4p¹；
②晶胞中D原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，E原子数目为4，原子数目之比为1：1，E原子配位数为4，则D原子配位数也是4，故答案为：4；
③在半导体晶胞结构中，与同一个E原子相连的D原子构成的空间构型为正四面体，故答案为：正四面体．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、元素周期律、杂化方式判断、化学键、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，难度中等．