Question

11．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．请根据表中相关信息，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电子数比s电子数少1，其电子排布为：1s²2s²2p³，则A为N元素；B原子核外所有p轨道全满或半满，则价电子为3s²3p³符号题意，则B为P元素；C元素的主族序数与周期数的差为4，C为第三周期第ⅤⅡA族元素，即C为Cl元素；D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大，D是前四周期中电负性最小的元素，则D为K元素；E在周期表的第11列，则E位于第四周期第IB族，为Cu元素，然后利用原子结构及分子的空间构型来解答．

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电子数比s电子数少1，其电子排布为：1s²2s²2p³，则A为N元素；B原子核外所有p轨道全满或半满，则价电子为3s²3p³符号题意，则B为P元素；C元素的主族序数与周期数的差为4，C为第三周期第ⅤⅡA族元素，即C为Cl元素；D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大，D是前四周期中电负性最小的元素，则D为K元素；E在周期表的第11列，则E位于第四周期第IB，为Cu元素，
（1）A为N元素，N的基态原子中能量最高的电子为2p电子，其电子云在空间有x、y、z三个方向；p轨道呈纺锤形，
故答案为：3；纺锤形；
（2）E为Cu原子，原子序数为29，位于周期表中第四周期第IB族，位于周期表中的ds区，铜原子的核外电子总数为29，所以其基态原子有29种不同的运动状态，
故答案为：第四周期第IB族；ds；29；
（3）BC₃为PCl₃，其中心原子P形成了3个单键，还存在1对孤对电子，则其杂化轨道数为4，采用sp³；由于三氯化磷分子中含有1对孤对电子，则其空间构型为三角锥形；D为K元素，检验钾元素可以通过焰色反应检验，
故答案为：sp³；三角锥形；焰色反应；
（4）E为Cu元素，由晶胞结构可知，以顶点原子研究，与之最近的原子处于面心上，每个顶点原子为12个面共用，故晶胞中该原子的配位数为12；该单质晶体中原子的堆积方式为面心立方堆积，结合乙图可知，晶胞的边长为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=2$\sqrt{2}$dcm，所以晶胞的体积为（2$\sqrt{2}$dcm）³=16$\sqrt{2}$d³cm³，根据均摊法可知，每个晶胞中含有的原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以晶胞的密度为：$\frac{\frac{4×M}{{N}_{A}}g}{16\sqrt{2}{d}^{3}c{m}^{3}}$=$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$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、性质的关系及其应用，题目难度较大，推断各元素为解答关键，注意熟练掌握原子结构与元素周期表、元素周期律的关系，（4）为难点，注意掌握晶胞计算的方法与技巧．