Question

17．現有七種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素，F、G為第四周期元素，它們的原子序數依次增大．請根據下列相關信息，回答問題．

A元素的核外電子數和電子層數相等，也是宇宙中最豐富的元素

B元素原子的核外p電子數比s電子數少1

C原子的第一至第四電離能分別為   I1=738，I2=1451，I3=7733，I4=10540（單位：kJ/mol）

D原子核外所有p軌道全滿或半滿

E元素的主族序數與周期數的差為4

F是前四周期中電負性最小的元素

G在周期表的第七列

（1）已知液態BA₃中與液態水類似，存在微弱的電離，寫出其電離方程式2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-．
（2）B基態原子中能量最高的電子，其電子云在空間有3個方向，原子軌道呈紡錘形形．
（3）某同學根據上述信息，推斷C基態原子的核外電子排布為，該同學所畫的電子排布圖違背了泡利原理．
（4）G位于第ⅦB族d區，價電子排布式為3d⁵4s²．
（5）DE₃中心原子的雜化方式為sp³，用價層電子對互斥理論推測其空間構型為三角錐形．
（6）F元素的晶胞如圖所示，若設該晶胞的密度為a g/cm³，阿伏加德羅常數為N_A，F原子的摩爾質量為M g/mol，則F原子的半徑為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{a{N}_{A}}}$ cm．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E為短周期主族元素，原子序數依次增大，元素的核外電子數和電子層數相等，也是宇宙中最豐富的元素，則A為H；B元素原子的核外p電子數比s電子數少1，電子排布為1s²2s²2p³，即B為N；由C原子的第一至第四電離能，則C為Mg；D原子核外所有p軌道全滿或半滿，則價電子為3s²3p³符號題意，即D為P；E元素的主族序數與周期數的差為4，E為第三周期第ⅥⅠA族元素，即E為Cl；F、G為第四周期元素，它們的原子序數依次增大，F是前四周期中電負性最小的元素，則F為K，G在周期表的第七列，則G為Mn，然后利用原子結構及分子的空間構型來解答．

解答 解：A、B、C、D、E為短周期主族元素，原子序數依次增大，元素的核外電子數和電子層數相等，也是宇宙中最豐富的元素，則A為H；B元素原子的核外p電子數比s電子數少1，電子排布為1s²2s²2p³，即B為N；由C原子的第一至第四電離能，則C為Mg；D原子核外所有p軌道全滿或半滿，則價電子為3s²3p³符號題意，即D為P；E元素的主族序數與周期數的差為4，E為第三周期第ⅥⅠA族元素，即E為Cl；F、G為第四周期元素，它們的原子序數依次增大，F是前四周期中電負性最小的元素，則F為K，G在周期表的第七列，則G為Mn，
（1）水電離的實質是分子結合另一分子的氫離子形成陽離子，另一分子形成陰離子發生電離，故液氨中的電離平衡方程式為：為2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-，
故答案為：2NH₃?NH₄⁺+NH₂^-；
BA₅為離子化合物，則為NH₄H，其電子式為，故答案為：；
（2）B為N，能量最高的電子為2p電子，其電子云在空間有3個方向，p軌道為紡錘形，
故答案為：3；紡錘形；
（3）由泡利原理可知，電子在同一軌道內的自旋方向應相反，C基態原子的核外電子排布圖中3s上的兩個電子自旋方向相同，則違反了泡利原理，
故答案為：泡利原理；
（4）G為Mn，在第四周期第ⅦB，最后填充的為d電子，在d區，其價電子為3d⁵4s²，
故答案為：第ⅦB；d；3d⁵4s²；
（5）PCl₃中，孤電子對數為1，成鍵數為3，則為sp³雜化，空間構型為三角錐形，
故答案為：sp³；三角錐形；
（6）K元素的晶胞如圖所示，該晶胞中K原子個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞的質量為：$\frac{2M}{{N}_{A}}$g，若設該晶胞的密度為ag/cm³，則晶胞的體積=$\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}g}{ag•c{m}^{3}}$=$\frac{2M}{a{N}_{A}}$cm³，則晶胞的棱長=$\root{3}{\frac{2M}{a{N}_{A}}}$cm，設F原子的半徑為r cm，晶胞體對角線上的3個F原子相鄰，則：（4r）²=3（$\root{3}{\frac{2M}{a{N}_{A}}}$cm）²，r=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{a{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{a{N}_{A}}}$．

點評 本題考查位置、結構、性質的綜合應用，題目難度較大，推斷各元素名稱為解答關鍵，試題側重考查學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力，注意掌握原子結構還與元素周期律、元素周期表的關系．