Question

【化学—选修3：物质结构与性质】（15分）

现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G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元素的核外电子数和电子层数相等，也是原子半径最小的元素

B元素原子的核外p电子数比s电子数少1

C原子的第一至第四电离能分别是: I1=738kJ/mol  I2 = 1451 kJ/mol  I3 = 7733kJ/mol  I4 = 10540kJ/mol

D原子核外所有p轨道全满或半满

E元素的主族序数与周期数的差为4

F是前四周期中电负性最小的元素

G在周期表的第七列

（1）已知BA₅为离子化合物，写出其电子式           

（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有    个方向，原子轨道呈    形

（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布为，

该同学所画的电子排布图违背了                                         

（4）G位于           族       区，价电子排布式为                           

（5）DE₃ 中心原子的杂化方式为          ，用价层电子对互斥理论推测其空间构型为              

（6）检验F元素的方法是                 ，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是  

（7）F元素的晶胞如下图所示，若设该晶胞的密度为a g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，

F原子的摩尔质量为M，则F原子的半径为             cm

Answer

（1）   （2分）   （2）  3  （1分），纺锤形（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）， 三角锥形（1分） （6） 焰色反应（1分），  当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量。                     （2分） 

（7）    （2分）

【解析】  根据元素的性质、原子核外电子排布规律及元素在周期表中的位置可以判断，A是H，B是N，C是Mg，D是P，E是Cl，F是K，G是Mn。

（1）离子化合物中一定含有离子键，所以该化合物是由MH4＋和H－形成的离子键，电子式为。

（2）N原子核外电子能量最高的是p电子，在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形。

（3）1个原子轨道最多容纳的电子是2个，且自旋方向相反，这就是泡利原理。3s轨道中的电子自旋方向相同，违反了泡利原理。

（4）Mn属于第四周期第ⅦB，Mn原子最后填入的电子是d轨道的，所以Mn属于d区。锰的原子核外有25个电子，所以就有25种运动方向。

（5）PCl3中中心原子的孤电子对数是1/2（5－3×1）＝1，即价层电子对数是4，所以分子空间构型是三角锥形，采取的是sp3杂化。

（6）检验K元素的最简单方法是焰色反应。之所以会产生焰色反应，是因为当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量。

（7）根据晶胞的结构特点可知，该晶胞中含有的原子个数是2。设原子半径是r，晶胞的边长是x，则有（4r）2＝x2＋2x2，解得x＝。所以，解得r＝。