Question

7．原子序數遞增的主族元素A、B、C、D、E，已知B的單質是生活中最常見的金屬之一，該元素與同主族元素A、D原子的核電荷數分別相差8和18，C元素的最高價氧化物的水化物屬于最強無機酸，E與D同周期，E的氣態基態原子第一電離能大于同周期相鄰主族元素．
（1）基態原子C的核外電子排布在5個能級中，D原子的核外電子的運動狀態有31種，E在周期表中是VA族，C、D、E三種元素的原子半徑由大到小的順序為Ga＞As＞Cl（填寫相應的元素符號）．
（2）A可以形成化合物A（0H）₃，該分子中A原子與3個羥基相連，其晶體為層狀結構，則分子中A原子軌道的雜化類型為sp²，由分層結構可知，同層分子間的主要作用力可能為分子間作用力．
（3）B與C形成的氣態化合物中常以二聚分子B₂C₆形式存在，在B₂C₆分子中存在的兩種化學鍵為共價鍵、配位鍵．
（4）D與E形成的化合物屬于第三代半導體，它能直接將電能轉化為光能，其晶胞結構如圖所示．
①D的基態原子的電子排布式可以簡寫為[Ar]3d¹⁰4s²4p¹；
②在半導體的晶胞中，D原子的配位數為4；
③在半導體的晶胞結構中，與同一個E原子相連的D原子構成的空間構型為正四面體．

Answer 1

分析 原子序數遞增的主族元素A、B、C、D、E，C元素的最高價氧化物的水化物屬于最強無機酸，則C為Cl，B的單質是生活中最常見的金屬之一，則B為Al；B元素與同主族元素A、D原子的核電荷數分別相差8和18，則A為硼元素、D為Ga；E與D同周期，E的氣態基態原子第一電離能大于同周期相鄰主族元素，則E為As，據此解答．

解答 解：原子序數遞增的主族元素A、B、C、D、E，C元素的最高價氧化物的水化物屬于最強無機酸，則C為Cl，B的單質是生活中最常見的金屬之一，則B為Al；B元素與同主族元素A、D原子的核電荷數分別相差8和18，則A為硼元素、D為Ga；E與D同周期，E的氣態基態原子第一電離能大于同周期相鄰主族元素，則E為As．
（1）C為Cl元素，基態原子C的核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，核外電子分布在5個能級中，D為Ga，原子的核外電子有31個電子，核外電子的運動狀態有31種，E為As，在周期表中位于VA族，同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑Ga＞As＞Cl，
故答案為：5；31；VA；Ga＞As＞Cl；
（2）A可以形成化合物B（OH）₃，該分子中B原子與3個羥基相連，其晶體為層狀結構，則分子中B原子雜化軌道數目為3，軌道雜化類型為sp²，由分層結構可知，同層分子間的主要作用力可能為：分子間作用力，
故答案為：sp²；分子間作用力；
（3）B與C形成的氣態化合物中常以二聚分子Al₂Cl₆形式存在，根據8電子結構，在Al₂Cl₆分子中Al原子與Cl之間形成共價鍵、配位鍵，
故答案為：配位鍵、共價鍵；
（4）①D為Ga，核外電子數為31，基態原子的電子排布式可以簡寫為[Ar]3d¹⁰4s²4p¹，故答案為：3d¹⁰4s²4p¹；
②晶胞中D原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，E原子數目為4，原子數目之比為1：1，E原子配位數為4，則D原子配位數也是4，故答案為：4；
③在半導體晶胞結構中，與同一個E原子相連的D原子構成的空間構型為正四面體，故答案為：正四面體．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、元素周期律、雜化方式判斷、化學鍵、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，難度中等．