Question

12．前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻．已知元素X最高价氧化物的化学式为X₂O₅，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸．
（1）D元素基态原子的价电子排布式为4s²4p³．
（2）B、X、D氢化物的沸点由高到低的顺序为NH₃＞AsH₃＞PH₃（用相应的化学式作答）．
（3）E元素是A元素所在周期中电负性最大的，则EO₃^-的立体构型为三角锥形
（4）F元素基态原子M层上有5对成对电子，F元素的名称为铁．F形成的单质有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶胞（如图所示）中F原子的配位数之比为4：6：3，δ、γ、α三种晶胞的密度之比为34：37：26

Answer 1

分析 元素X最高价氧化物的化学式为X₂O₅，则X为第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均与元素X紧密相邻，即位于X的四周，则A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X为磷元素，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，B、X、D同主族，则B为氮元素，D为砷元素，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸，C为硫元素，A为硅元素，F元素基态原子M层上有5对成对电子，则F的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F为铁元素，以此解答该题．

解答 解：元素X最高价氧化物的化学式为X₂O₅，则X为第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均与元素X紧密相邻，即位于X的四周，则A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X为磷元素，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，B、X、D同主族，则B为氮元素，D为砷元素，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸，C为硫元素，A为硅元素，F元素基态原子M层上有5对成对电子，则F的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F为铁元素，
（1）D是砷元素，原子序数为33，其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，价电子排布式为3d¹⁰4s²4p³，故答案为：4s²4p³；
（2）B、X、D氢化物分别为NH₃、PH₃、AsH₃，因为氨分子之间有氢键的存在，所以氨的沸点较大，则AsH₃＞的相对分子质量大于PH₃，所以沸点也高于PH₃，所以它们的沸点由高到低的顺序为NH₃＞AsH₃＞PH₃，故答案为：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（3）EO₃^-为ClO₃^-，中心原子氯原子的价层电子对数均为$\frac{7+1}{2}$=4，所以氯原子都是sp³杂化，在ClO₃^-中有三个Cl-O键，有1个孤电子对，所以ClO₃^-的空间构型为三角锥形，
故答案为：三角锥形；
（4）F元素基态原子M层上有5对成对电子，应为FE元素，δ晶胞中，以顶点Fe原子研究，与之最近的Fe原子处于晶胞的体心，补全晶胞可知配位数为8，γ晶胞中，以顶点Fe原子研究，与之最近的Fe原子处于面心上，补全晶胞可知，有3层，每层有4个，故Fe原子的配位数为4×3=12．α晶胞中，以顶点Fe原子研究，与之最近的Fe原子处于所在棱的顶点上，补全晶胞可知配位数为6，所以δ、γ、α三种晶胞中Fe原子的配位数之比为4：6：3；设铁原子的直径为a，根据晶胞结构图可知，δ晶胞的边长为$\frac{2a}{\sqrt{3}}$、γ晶胞的边长为$\frac{2a}{\sqrt{2}}$、α晶胞的边长为a，含有的Fe原子个数分别为1+8×$\frac{1}{8}$=2、8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、8×$\frac{1}{8}$=1，所以δ、γ、α三种晶胞的密度之比为$\frac{2}{（\frac{2a}{\sqrt{3}}）^{3}}$：$\frac{4}{（\frac{2a}{\sqrt{2}}）^{3}}$：$\frac{1}{{a}^{3}}$=
=34：37：26，
故答案为：铁；4：6：3；34：37：26．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、微粒空间构型判断等知识点，侧重考查学生分析计算及空间想象能力，注意晶胞中每个原子被几个晶胞共用，为易错点．