Question

【化学——选修3：物质结构与性质】（15分）
已知A、B、C、D、E是元素周期表中1～36号元素，其原子序数依次增大，且A、B、C、D为主族元素。A与另外四种元素既不在同一周期，也不在同一主族。B和C同主族，D和E同周期；元素E是周期表中的第7列元素，D的最外层电子数与最内层电子数相同，D跟B可形成离子化合物，其晶胞结构(其中B原子在晶胞内部)如图。

请回答下列问题：
（1）C^-的电子排布式为______________；E元素原子的价电子排布式为________。
（2）元素B与氮元素可以形成化合物NB₃，其中N—B键的化学键类型为________，根据价层电子对互斥理论可以判断NB₃的空间构型为________，NB₃分子中N原子的杂化方式为________杂化。
（3）A、B形成的化合物AB的相对分子质量比A、C形成的化合物AC的相对分子质量小，但AB的沸点比AC高，其原因是                         。
（4）从晶胞图可以得出：D与B形成的离子化合物的化学式为              。
（5）含有D元素的化合物焰色反应为______色，焰色反应的原理是          。

Answer 1

（15分）（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶（2分）　  3d⁵4s²（2分）
（2）共价键(或极性共价键)（1分）　 三角锥形（1分）　   sp³（2分）
（3）前者分子间存在氢键（2分）
（4）CaF₂（2分）
（5）砖红（1分）
激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，以光的形式释放出能量（2分）

试题分析：元素E是周期表中的第7列元素，所以E是Mn元素；D的最外层电子数与最内层电子数相同，且与E同周期，所以D是第四周期第二主族元素Ca元素；D跟B可形成离子化合物，根据晶胞结构判断，该晶胞中有4个D、8个B，所以该离子化合物的化学式为DB₂，则B为第七主族元素，B和C同主族，因此B、C分别是F、Cl元素；A与另外四种元素既不在同一周期，也不在同一主族，所以A是H元素。根据以上分析：
（1）Cl^-的核外有18个电子，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；Mn是第七副族元素，价电子排布式为 3d⁵4s²；
（2）氨气分子中含有共价键；NF₃分子中中心原子的价层电子对数=3+1/2(5-3×1)=4，有1对孤对电子，所以空间构型为三角锥形；利用杂化轨道理论判断N原子的杂化方式为 sp³杂化。
（3）HF的沸点比HCl的沸点高的原因是HF分子间可以形成氢键，使分子间作用力增大；
（4）根据上面分析知D与B形成的离子化合物的化学式为CaF₂；
（5）根据焰色反应判断Ca的焰色反应为砖红色；原理是激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，以光的形式释放出能量。