Question

已知：A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数依次增大．A原子核外有两种形状的电子云，两种形状的电子云轨道上的电子数相等；B是短周期中原子半径最大的元素；C元素的原子3p能级半充满；E是所在周期电负性最大的元素；F是第四周期未成对电子最多的元素．试回答下列有关的问题：
（1）写出F元素的电子排布式

 

．
（2）已知A元素的一种氢化物分子中含四个原子，则在该化合物的分子中A原子的杂化轨道类型为

 

．
（3）已知C、E两元素形成的化合物通常有CE₃、CE₅两种．其中一种为非极性分子，一种为极性分子，属于极性分子的化合物的分子空间构型是

 

．
（4）C、D、E三种元素的第一电离能由大到小的顺序是

 

（写元素符号）．三种种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是

 

（写化学式）．
（5）由B、E两元素形成的化合物组成的晶体中，阴、阳离子都具有球型对称结构，它们都可以看作刚性圆球，并彼此“相切”．如图所示为B、E形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图：
晶胞中距离一个B⁺最近的B⁺有

 

个．
若晶体密度为ρg?cm^-3，阿伏加德罗常的值用N_A表示，则E^-的离子半径为

 

cm（用含N_A与ρ的式子表达）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数依次增大．A原子核外有两种形状的电子云，两种形状的电子云轨道上电子相等，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则A为氧元素；B是短周期中原子半径最大的元素，则B为Na元素；C元素3p能级半充满，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，则C为磷元素；F是第四周期未成对电子最多的元素，则F的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则F为Cr元素；E是所在周期电负性最大的元素，原子序数大于P小于Cu，则应处于第三周期，故E为Cl元素；D原子序数介于磷、氯之间，则D为硫元素，据此解答．

解答： 解：A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数依次增大．A原子核外有两种形状的电子云，两种形状的电子云轨道上电子相等，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则A为氧元素；B是短周期中原子半径最大的元素，则B为Na元素；C元素3p能级半充满，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，则C为磷元素；F是第四周期未成对电子最多的元素，则F的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则F为Cr元素；E是所在周期电负性最大的元素，原子序数大于P小于Cu，则应处于第三周期，故E为Cl元素；D原子序数介于磷、氯之间，则D为硫元素，
（1）F为Cr元素，其原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）己知A元素的一种氢化物分子中含四个原子，该氢化物为H₂O₂，H₂O₂分子中O原子成1个O-O键、1个O-H键，含有2对孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp³杂化，
故答案为：sp³；
（3）P、Cl两种元素合成的化合物通常有PCl₃、PCl₅两种，PCl₃中P原子成3个P-Cl键、含有1对孤电子对，P原子采取sp³杂化，为三角锥型结构，不是对称结构，属于极性分子，
故答案为：三角锥型；
（4）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，在P、S、Cl三种元素中，P元素3p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能Cl＞P＞S，P、S、Cl三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是 HClO₄＞H₂SO₄＞H₃PO₄，
故答案为：Cl＞P＞S； HClO₄＞H₂SO₄＞H₃PO₄；
（5）由Na、Cl两元素形成的化合物为NaCl，以中间的黑色球为Na⁺离子研究，与之最近的Na⁺离子处于晶胞的棱上，共有12个．晶胞中Na⁺离子数目=1+12×

1

4

=4，Cl^-离子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，故晶胞质量=

4×58.5

NA

g，晶胞体积=

4×58.5 NA

ρ

cm³=

234

ρNA

cm³，令Cl^-离子半径为r，则棱长为

2

2

×4r=2

2

r，故（2

2

r）³=

234

ρNA

cm³，解得r=

3	117 2 2ρNA

cm，
故答案为：12；

3	117 2 2ρNA

．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、杂化轨道、分子结构、电离能、晶胞结构与计算等，推断元素是解题关键，（5）为易错点，需要学生具有较好的空间想象力与数学计算能力，注意利用均摊法进行晶胞计算．