Question

6．现有A、B、C、D、E、F六种元素，其中前四种为短周期主族元素，后两种为第四周期元素，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；B元素原子核外s电子总数与p电子总数相等，且不与A元素在同一周期；C原子核外所有p轨道全满或半满；D元素的主族序数与周期数的差为4；E是前四周期中电负性最小的元素；F在周期表的第七列．请根据以上相关信息，回答下列问题．
（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，原子轨道呈哑铃形．
（2）某同学根据上述信息，所画的B电子排布图如图，违背了泡利不相容原理．
（3）F位于ⅦB族ds 区，其基态原子有25种运动状态．
（4）CD₃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E元素的方法是焰色反应．
（5）若某金属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，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示．则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四种基本堆积方式中的面心立方最密堆积．若已知该金属的原子半径为d cm，N_A代表阿伏加德罗常数，金属的相对原子质量为M，则该晶体的密度为$\frac{\sqrt{2}M}{8{d}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用字母表示）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F两种元素，它们的原子序数依次增大，其中前四种为短周期主族元素，后两种为第四周期元素．A元素原子的核外p电子数比s电子数少1，电子排布为1s²2s²2p³，则A为N元素；B元素原子核外s电子总数与p电子总数相等，且不与A元素在同一周期，则其电子排布为1s²2s²2p⁶3s²，故B为Mg；C原子核外所有p轨道全满或半满，原子序数大于Mg，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，故C为P元素；D元素的主族序数与周期数的差为4，原子序数大于P，则D为第三周期第ⅦA族元素，即D为Cl；E是前四周期中电负性最小的元素，则E为K；F处于第四周期，且在第七列，则F为Mn，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F两种元素，它们的原子序数依次增大，其中前四种为短周期主族元素，后两种为第四周期元素．A元素原子的核外p电子数比s电子数少1，电子排布为1s²2s²2p³，则A为N元素；B元素原子核外s电子总数与p电子总数相等，且不与A元素在同一周期，则其电子排布为1s²2s²2p⁶3s²，故B为Mg；C原子核外所有p轨道全满或半满，原子序数大于Mg，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，故C为P元素；D元素的主族序数与周期数的差为4，原子序数大于P，则D为第三周期第ⅦA族元素，即D为Cl；E是前四周期中电负性最小的元素，则E为K；F处于第四周期，且在第七列，则F为Mn．
（1）A为N元素，能量最高的电子为2p电子，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃形，
故答案为：3；哑铃；
（2）由泡利原理可知，电子在同一轨道内的自旋方向应相反，B基态原子的核外电子排布图中3s上的两个电子自旋方向相同，则违反了泡利不相容原理，
故答案为：泡利不相容；
（3）F处于第四周期，且在第七列，为ⅦB族元素，最后填充的为d电子，属于d区元素，核外电子数为25，有25种运动状态不同的电子，
故答案为：ⅦB；d；25；
（4）PCl₃中P原子孤电子对数为1，成键数为3，则为sp³杂化，空间构型为三角锥形，E为K，检验K元素应利用焰色反应，
故答案为：sp³；三角锥形；焰色反应；
（5）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最密堆积，
晶胞的边长为 $\frac{\sqrt{2}}{2}$×4d cm=2$\sqrt{2}$d cm，所以晶胞的体积为（2$\sqrt{2}$d cm）³，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，则晶胞质量为4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，所以晶胞的密度为4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（2$\sqrt{2}$d cm）³=
=$\frac{\sqrt{2}M}{8{d}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：12；面心立方最密堆积；$\frac{\sqrt{2}M}{8{d}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、元素周期表、杂化方式与空间构型、晶胞结构与计算等，注意识记中学常见的晶胞结构，掌握均摊法进行晶胞有关计算．