Question

13．A、B、C、D、E六种元素都在元素周期表的前四周期，原子序数依次增大．A原子L层的s、p电子数相等；B原子2p能级有两对成对电子；C与A同主族；D的原子序数是A的原子序数与B的原子序数之和；E原子的M层和N层电子分别比F原子的M层和N层电子少4个、5个．试根据以上信息，回答下列问题：
（1 ）A的基态原子电子排布图为，D原子的价层电子排布式为3s²3p³．
（2）A、C两元素可组成最简式为CA的化合物，该化合物的晶体类型属于原子晶体，其中A、C原子的杂化轨道类型为sp³杂化，键角是109°28′．
（3）B和F的氢化物中，沸点较髙的是HF（填氢化物的化学式）；C和D最高价氧化物对应的水化物酸性较强的是H₃PO₄（填最高价氧化物对应的水化物的化学式）．
（4）D与F结合形成DF₃分子，该分子的空间构型是三角锥形．
（5）已知单质E的晶胞为体心立方堆积．则：
①该晶胞中含有E原子的数目为2个．
②写出计算E的原子半径的表达式r=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{p{N}_{A}}}$（以cm表示，设E晶体的密度为pg/cm³，摩尔质量为Mg/mol，阿伏伽德罗常数用N_A表示）

Answer 1

分析 A原子L层的s、p电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，则A为C元素；B原子2p能级有两对成对电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁵，则B为F元素；D的原子序数是A的原子序数与B的原子序数之和，D的原子序数为6+9=15，故D为P元素；C与A同主族，且C的原子序数小于磷，故C为Si；E原子的M层和N层电子分别比F原子的M层和N层电子少4个、5个，可知E原子外围电子排布为3d⁶4s²、F原子外围电子排布为4s²4p⁵，则E为Fe、F为Br．

解答 解：A原子L层的s、p电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，则A为C元素；B原子2p能级有两对成对电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁵，则B为F元素；D的原子序数是A的原子序数与B的原子序数之和，D的原子序数为6+9=15，故D为P元素；C与A同主族，且C的原子序数小于磷，故C为Si；E原子的M层和N层电子分别比F原子的M层和N层电子少4个、5个，可知E原子外围电子排布为3d⁶4s²、F原子外围电子排布为4s²4p⁵，则E为Fe、F为Br．
（1 ）A原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，基态原子电子排布图为，D为P元素，原子的价层电子排布式为3s²3p³，
故答案为：；3s²3p³；
（2）A、C两元素可组成最简式为SiC的化合物，该化合物的晶体类型属于原子晶体，晶体中Si、C原子均形成4个Si-C，Si原子与周围的4个C原子形成正四面体结构，Si、C原子的杂化轨道类型为sp³杂化，键角是109°28′，
故答案为：原子；sp³杂化；109°28′；
（3）B和F的氢化物分别为HF、HBr，HF分子之间存在氢键，沸点高于HBr的；C和D最高价氧化物对应的水化物分别为硅酸、磷酸，P的非金属性比Si的强，则H₃PO₄的酸性更强，
故答案为：HF；H₃PO₄；
（4）D与F结合形成PBr₃分子，P原子形成3个P-Br键，含有1对孤对电子，该分子的空间构型是三角锥形，
故答案为：三角锥形；
（5）已知单质E的晶胞为体心立方堆积．则：
①该晶胞中含有E原子的数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，故答案为：2；
②晶胞质量为2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，设算E的原子半径为r cm，晶胞体对角线长度为4r cm，棱长为$\frac{4r}{\sqrt{3}}$ cm，晶体的密度为pg/cm³，则2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g=pg/cm³×（$\frac{4r}{\sqrt{3}}$ cm）³，解得r=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{p{N}_{A}}}$，
故答案为：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{p{N}_{A}}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、晶胞计算等，（5）中计算为易错点、难点，关键是明确原子半径与晶胞棱长关系，需要学生具备一定的数学计算能力．