Question

16．现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大．请根据下列相关信息，回答问题．

A元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1

B原子核外所有p轨道全满或半满

C元素的主族序数与周期数的差为4

D是前四周期中电负性最小的元素

E在周期表的第十一列

（1）A基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形形．
（2）E在周期表的位置是第四周期第IB族，位于ds区，其基态原子有29种运动状态．
（3）BC₃中心原子的杂化方式为sp³，用价层电子对互斥理论推测其分子空间构型为三角锥形，检验D元素的方法是焰色反应．
（4）E单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示．则晶胞中该原子的配位数为12，E单质晶体中原子的堆积方式为四种基本堆积方式中的面心立方堆积．若已知E的原子半径为d cm，N_A代表阿伏加德罗常数，E的相对原子质量为M，则该晶体的密度为$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用字母表示）．

Answer 1

分析 A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大，A元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1，则A为N元素；B原子核外所有p轨道全满或半满，则B原子核外有15个电子，为P元素；
C元素的主族序数与周期数的差为4，则其主族序数为7，为Cl元素；
D是前四周期中电负性最小的元素，则D是K元素；
E在周期表的第十一列，则Cu元素；
（1）A基态原子中能量最高的电子是2p能级上的电子，P电子电子云在空间有3个方向；
（2）E是Cu元素，位于周期表的第四周期第IB族，位于ds区，其基态原子几个电子就有几种运动状态；
（3）PCl₃中心原子的价层电子对个数是4且含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断P原子杂化方式及该分子空间构型；K元素的检验方法是焰色反应；
（4）该晶胞中每个Cu原子配位数=3×8÷2；
Cu单质晶体中原子的堆积方式为四种基本堆积方式中的面心立方堆积；
该晶胞中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，该晶体的密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大，A元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1，则A为N元素；B原子核外所有p轨道全满或半满，则B原子核外有15个电子，为P元素；
C元素的主族序数与周期数的差为4，则其主族序数为7，为Cl元素；
D是前四周期中电负性最小的元素，则D是K元素；
E在周期表的第十一列，则Cu元素；
（1）A基态原子中能量最高的电子是2p能级上的电子，P电子电子云在空间有3个方向，原子轨道为纺锤形，故答案为：3；纺锤形；
（2）E是Cu元素，位于周期表的第四周期第IB族，位于ds区，其基态原子几个电子就有几种运动状态，该原子有29个电子，所以其基态原子有29种运动状态，故答案为：第四周期第IB族；ds；29；
（3）PCl₃中心原子的价层电子对个数是4且含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断P原子杂化方式及该分子空间构型分别为sp³、三角锥形；K元素的检验方法是焰色反应，
故答案为：sp³；三角锥形；焰色反应；
（4）该晶胞中每个Cu原子配位数=3×8÷2=12；
Cu单质晶体中原子的堆积方式为四种基本堆积方式中的面心立方堆积；
该晶胞中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，该晶胞中面上处于对角线的3个原子近挨着，该晶胞体积=（2$\sqrt{2}$d）³cm³，晶体的密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{（2\sqrt{2}d）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：12；面心立方堆积；$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查位置结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化发生判断、微粒空间构型判断、元素推断等知识点，侧重考查学生分析判断、计算及空间想象能力，难点是晶胞计算，注意（4）题哪些原子紧挨着，为易错点．