Question

【化学—选修3：物质结构与性质】（15分）
现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。

A元素的核外电子数和电子层数相等，也是原子半径最小的元素

B元素原子的核外p电子数比s电子数少1

C原子的第一至第四电离能分别是: I1=738kJ/mol  I2 =" 1451" kJ/mol  I3 = 7733kJ/mol  I4 = 10540kJ/mol

D原子核外所有p轨道全满或半满

E元素的主族序数与周期数的差为4

F是前四周期中电负性最小的元素

G在周期表的第七列

 
（1）已知BA₅为离子化合物，写出其电子式           
（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有   个方向，原子轨道呈   形
（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布为，
该同学所画的电子排布图违背了                                         
（4）G位于          族      区，价电子排布式为                          
（5）DE₃ 中心原子的杂化方式为         ，用价层电子对互斥理论推测其空间构型为              
（6）检验F元素的方法是                ，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是  
                                                                         
（7）F元素的晶胞如下图所示，若设该晶胞的密度为a g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，
F原子的摩尔质量为M，则F原子的半径为            cm

Answer 1

（1）  （2分）  （2）  3 （1分），纺锤形（1分）
（3）泡利不相容原理（1分）       （4） 第ⅦB（1分） d （1分），3d⁵4s²（1分）
（5） sp³（1分），三角锥形（1分）（6）焰色反应（1分）， 当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量。                    （2分） 
（7）   （2分）

 根据元素的性质、原子核外电子排布规律及元素在周期表中的位置可以判断，A是H，B是N，C是Mg，D是P，E是Cl，F是K，G是Mn。
（1）离子化合物中一定含有离子键，所以该化合物是由MH₄^＋和H^－形成的离子键，电子式为。
（2）N原子核外电子能量最高的是p电子，在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形。
（3）1个原子轨道最多容纳的电子是2个，且自旋方向相反，这就是泡利原理。3s轨道中的电子自旋方向相同，违反了泡利原理。
（4）Mn属于第四周期第ⅦB，Mn原子最后填入的电子是d轨道的，所以Mn属于d区。锰的原子核外有25个电子，所以就有25种运动方向。
（5）PCl₃中中心原子的孤电子对数是1/2（5－3×

+

1）＝1，即价层电子对数是4，所以分子空间构型是三角锥形，采取的是sp³杂化。

（6）检验K元素的最简单方法是焰色反应。之所以会产生焰色反应，是因为当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量。
（7）根据晶胞的结构特点可知，该晶胞中含有的原子个数是2。设原子半径是r，晶胞的边长是x，则有（4r）²＝x²＋2x²，解得x＝。所以，解得r＝。