Question

20．現(xiàn)有8種元素，其中A、B、C、D、E、F為短周期主族元素，G、H為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大．請根據(jù)下列相關(guān)信息回答問題：

A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等，也是宇宙中最豐富的元素

B元素原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的2倍

C元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1

D 原子的第一至第四電離能分別是： I 1=578kJ•mol-1I 2=1817kJ•mol-1 I 3=2745kJ•mol-1I 4=11575kJ•mol-1

E原子核外所有p軌道全滿或半滿

F元素的主族序數(shù)與周期序數(shù)的差值為4

G 是前四周期中電負(fù)性最小的元素

H在周期表的第12列

（1）已知CA₅為離子化合物，寫出其電子式．
（2）A、B、C三種元素可以形成原子個(gè)數(shù)比為1：1：1的3原子化合物分子，該分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為1：1．
（3）畫出D基態(tài)原子的核外電子排布圖．
（4）C與A形成最簡單化合物的沸點(diǎn)高于E與A形成的化合物，其原因是NH₃分子之間可以形成氫鍵．
（5）EF₃中心原子的雜化方式為sp³；用價(jià)層電子對互斥理論推測其空間構(gòu)型為三角錐形．
（6）檢驗(yàn)G元素的方法是焰色反應(yīng)；請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子．電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將以光的形式釋放能量．
（7）H與硫元素形成的化合物HS的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞邊長為x pm，則HS晶體的密度為$\frac{97×4}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（列式即可，阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示）；a與b之間的距離為$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$xpm（用含x的式子表示）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E為短周期主族元素，F(xiàn)、G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等，也是宇宙中最豐富的元素，A為H元素；B元素原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的2倍，B有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，故B為碳元素；C元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1，核外電子排布式為1s²2s²2p³，故C為N元素；由D原子的第一至第四電離能數(shù)據(jù)可知，第四電離能劇增，處于ⅢA族，原子序數(shù)大于N元素，故D為Al；E處于第三周期，E原子核外所有p軌道全滿或半滿，最外層排布為3s²3p³，故E為P元素；F處于第三周期，F(xiàn)元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4，處于第ⅦA族，故F為Cl元素；G是前四周期中電負(fù)性最小的元素，G為第四周期元素，故G為K元素，H在第四周期周期表的第12列，G為Zn元素．

解答 解：A、B、C、D、E為短周期主族元素，F(xiàn)、G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等，也是宇宙中最豐富的元素，A為H元素；B元素原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的2倍，B有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，故B為碳元素；C元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1，核外電子排布式為1s²2s²2p³，故C為N元素；由D原子的第一至第四電離能數(shù)據(jù)可知，第四電離能劇增，處于ⅢA族，原子序數(shù)大于N元素，故D為Al；E處于第三周期，E原子核外所有p軌道全滿或半滿，最外層排布為3s²3p³，故E為P元素；F處于第三周期，F(xiàn)元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4，處于第ⅦA族，故F為Cl元素；G是前四周期中電負(fù)性最小的元素，G為第四周期元素，故G為K元素，H在第四周期周期表的第12列，G為Zn元素．
（1）已知NH₅為離子化合物，其電子式為：，
故答案為：；
（2）A、B、C三種元素可以形成原子個(gè)數(shù)比為1：1：1的3原子化合物分子為HCN，結(jié)構(gòu)式為H-C≡N，該分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為1：1，
故答案為：1：1；
（3）D為Al，基態(tài)原子的核外電子排布圖：，
故答案為：；
（4）C、A形成最簡單化合物為NH₃，E與A形成的化合物為PH₃，由于NH₃分子之間可以形成氫鍵，沸點(diǎn)較高，
故答案為：NH₃分子之間可以形成氫鍵；
（5）PCl₃中P原子孤電子對數(shù)=$\frac{5-1×3}{2}$=1，價(jià)層電子對數(shù)=3+1=4，P原子的雜化方式為sp³，其空間構(gòu)型為三角錐形，
故答案為：sp³；三角錐形；
（6）檢驗(yàn)K元素的方法是焰色反應(yīng)，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子．電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將以光的形式釋放能量，
故答案為：焰色反應(yīng)；當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子．電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將以光的形式釋放能量；
（7）晶胞中Zn、S原子數(shù)目均為4，則晶胞質(zhì)量為4×$\frac{97}{{N}_{A}}$g，其晶胞邊長為x pm，則ZnS晶體的密度為 4×$\frac{97}{{N}_{A}}$g÷（x×10^-10 cm）³=$\frac{97×4}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
a與b之間連線處于晶胞體對角線上，且距離為體對角線長度的$\frac{1}{4}$，而體對角線長度為晶胞棱長的$\sqrt{3}$ 倍，故a與b之間的距離為$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$x pm，
故答案為：$\frac{97×4}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-10}）^{3}}$；$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$x．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電子式、化學(xué)鍵、氫鍵、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、躍遷、晶胞計(jì)算等，（7）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)計(jì)算能力．