Question

12．下表中實(shí)線是元素周期表的部分邊界，其中上邊界并未用實(shí)線標(biāo)出．

根據(jù)信息回答下列問題．
（1）周期表中基態(tài)Ga原子的最外層電子排布式為4s²4p¹．
（2）Fe元素位于周期表的d區(qū)e原子的最外層電子數(shù)為2；已知：原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價電子總數(shù)）相同的微�；�為等電子體，等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征．與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為N₂和CN^-（填化學(xué)式）．
（3）在CH₄、CO、CH₂=CH₂中，碳原子采取sp²雜化的分子有CH₂=CH₂，碳原子采取sp³雜化的分子有CH₄．
（4）根據(jù)VSEPR理論預(yù)測ED${\;}_{4}^{-}$離子的空間構(gòu)型為正四面體．B、C、D、E原子相互化合形成的分子中，所有原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的分子的電子式為、（寫2種）．

Answer 1

分析 上邊界為短周期元素，一周期有2種元素，二、三周期有8種元素，表示元素周期表的部分邊界如圖：；（1）、主族元素的族序數(shù)=其最外層電子數(shù)=其價電子數(shù)，最外層電子在排列時，遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），4s的能量小于4p的能量，4s能級最多排兩個電子，4p能級最多排6個電子；
（2）、元素周期表五區(qū)的劃分是根據(jù)最后排入的電子名稱命名的．Fe原子是26號元素，F(xiàn)e原子的基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，這些電子排列時遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），這些能級的能量大小順序?yàn)椋?s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d，所以根據(jù)能量最低原理先排4s電子后排3d電子，根據(jù)等電子體的定義，只要原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價電子總數(shù)）相同就是等電子體．CO分子含兩個原子，且組成該物質(zhì)的元素一個是6號一個是8號，找它的等電子體時，如果是分子，就把兩種元素的原子序數(shù)一個增大1一個減小1，如果是離子，其中一種元素不變，另一種原子序數(shù)增大（或減�。�，帶正電荷（或負(fù)電荷）；
（3）、判斷原子采取雜化方式時，先根據(jù)價層電子對互斥理論判斷價層電子對，然后再確定采取的雜化方式，如：如果是直線型，采取的就是SP雜化；
（4）、分子空間構(gòu)型的判斷
價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)  
σ鍵電子對數(shù)=σ鍵個數(shù)=中心原子結(jié)合的原子個數(shù)  
中心原子上的孤電子對數(shù)=1/2（a-xb）
 說明：對于分子，a為中心原子的價電子數(shù)
     對于陽離子，a為中心原子的價電子數(shù)-離子所帶的電荷數(shù)如：NH₄⁺        
    對于陰離子，a為中心原子的價電子數(shù)+離子所帶的電荷數(shù)如：CO₃^-        
    x為配位原子個數(shù)；b為配位原子最多能接受的電子數(shù)
    如果價層電子對=2，VSEPR模型為直線型         
    如果價層電子對=3，VSEPR模型為平面三角形     
   如果價層電子對=4，VSEPR模型為四面體，由此分析．

解答 解：上邊界為短周期元素，一周期有2種元素，二、三周期有8種元素，表示元素周期表的部分邊界如圖：，故答案為：；
（1）、元素周期表每一橫行是一個周期，一共有18個縱行，從左向右，1、2和13至17七個縱行是主族，且第一縱行開始分別為第IA族、第IIA族，第IIIA族、第IVA族，V第A族，V第IA族，第VIIA族，Ga是第四橫行第十一縱行的元素，所以是第四周期第IIIA族的元素，主族元素的族序數(shù)=其最外層電子數(shù)=其價電子數(shù)，所以Ga最外層有3個電子，最外層電子在排列時，遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），4s的能量小于4p的能量，4s能級最多排兩個電子，故答案為：4s²4p¹．
（2）、元素周期表五區(qū)的劃分是根據(jù)最后排入的電子名稱命名的．Fe原子是26號元素，F(xiàn)e原子的基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
這些電子排列時遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），這些能級的能量大小順序?yàn)椋?s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d，
根據(jù)能量最低原理先排4s電子后排3d電子，所以 最后排入的是3d電子，根據(jù)命名規(guī)則屬d區(qū)，最外層有2個電子，根據(jù)等電子體的定義，CO的等電子體必須是雙原子分子或離子，且電子總數(shù)相等．對于原子，原子序數(shù)=原子核外電子總數(shù)，所以，如果是分子，只要原子序數(shù)之和相等即可．
CO中C是6號元素，O是8號元素，原子序數(shù)之和為14，N是7號元素，且可形成雙原子分子，所以分子是N₂．
如果是陽離子離子，原子序數(shù)之和減去所帶電荷數(shù)值，如果是陰離子，原子序數(shù)之和加上所帶電荷數(shù)值，等于CO的原子序數(shù)之和即可所以是CN^-．．
故答案為：d區(qū)；2；N₂、CN^-．
（3）、判斷原子采取雜化方式時，先根據(jù)價層電子對互斥理論判斷價層電子對，然后再確定采取的雜化方式．價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)，σ鍵電子對數(shù)=σ鍵個數(shù)=中心原子結(jié)合的原子個數(shù)，中心原子上的孤電子對數(shù)=1/2（a-xb），說明：對于分子，a為中心原子的價電子數(shù)，x為配位原子個數(shù)，b為配位原子最多能接受的電子數(shù)
．在CH₄中價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0），所以碳原子采取sp³雜化．在CO分子中價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（1）+中心原子上的孤電子對數(shù)（1），所以碳原子采取sp雜化；CH₂=CH₂中，價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（3）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0），所以碳原子采取sp²雜化．
故答案為：CH₂=CH₂、CH₄；
（4）、根據(jù)元素周期表知，E是Cl元素，D是O元素，ED₄^-是ClO₄^-離子，價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)，σ鍵電子對數(shù)=σ鍵個數(shù)=中心原子結(jié)合的原子個數(shù)，中心原子是Cl原子，中心原子結(jié)合的原子個數(shù)是4，所以σ鍵電子對數(shù)=4，中心原子上的孤電子對數(shù)=1/2（a-xb），說明：x為配位原子個數(shù)，b為配位原子最多能接受的電子數(shù)，對于陰離子，a為中心原子的價電子數(shù)+離子所帶的電荷數(shù)，中心原子上的孤電子對數(shù)=1/2（a-xb）=1/2（8-4*2）=0，所以價層電子對數(shù)=4，根據(jù)VSEPR理論預(yù)測ED₄^-離子的空間構(gòu)型為正四面體型．
根據(jù)元素周期表知，B、C、D、E分別是C、N、O、Cl是四種元素，分子中每個原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的判斷公式是：化合價的絕對值+原子最外層電子數(shù)=8，分子中每個原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．否則就沒有達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．對于C元素，8-原子最外層電子數(shù)（4）=化合價的絕對值（4）
    對于O元素，8-原子最外層電子數(shù)（6）=化合價的絕對值（2）
    對于N元素，8-原子最外層電子數(shù)（5）=化合價的絕對值（3）
    對于Cl元素，8-原子最外層電子數(shù)（7）=化合價的絕對值（1）
所以兩兩形成的化合物且每個原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物有：CO₂  CCl₄，CO₂ 的電子式為：； CCl₄電子式為；
故答案為：正四面體、、．

點(diǎn)評 本題考查基態(tài)原子或離子的核外電子排布或最外層電子排布、分子中原子采取的雜化方式、對于元素周期表，學(xué)習(xí)時要記住它的周期、族的劃分，要熟記前36號元素，五區(qū)的劃分、邊界、劃分依據(jù)等都要掌握，考查方式較多，在學(xué)習(xí)中要靈活掌握根據(jù)VSEPR理論預(yù)測分子或離子的空間構(gòu)型是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是近幾年高考的熱點(diǎn)．