Question

12．前四周期的A、B、C、D四種元素在周期表中均與元素X緊密相鄰．已知元素X最高價氧化物的化學式為X₂O₅，B、D同主族且B元素的原子半徑是同族元素中最小的，C的最高價氧化物對應的水化物是強酸．
（1）D元素基態原子的價電子排布式為4s²4p³．
（2）B、X、D氫化物的沸點由高到低的順序為NH₃＞AsH₃＞PH₃（用相應的化學式作答）．
（3）E元素是A元素所在周期中電負性最大的，則EO₃^-的立體構型為三角錐形
（4）F元素基態原子M層上有5對成對電子，F元素的名稱為鐵．F形成的單質有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶胞（如圖所示）中F原子的配位數之比為4：6：3，δ、γ、α三種晶胞的密度之比為34：37：26

Answer 1

分析 元素X最高價氧化物的化學式為X₂O₅，則X為第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均與元素X緊密相鄰，即位于X的四周，則A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X為磷元素，B、D同主族且B元素的原子半徑是同族元素中最小的，B、X、D同主族，則B為氮元素，D為砷元素，C的最高價氧化物對應的水化物是強酸，C為硫元素，A為硅元素，F元素基態原子M層上有5對成對電子，則F的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F為鐵元素，以此解答該題．

解答 解：元素X最高價氧化物的化學式為X₂O₅，則X為第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均與元素X緊密相鄰，即位于X的四周，則A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X為磷元素，B、D同主族且B元素的原子半徑是同族元素中最小的，B、X、D同主族，則B為氮元素，D為砷元素，C的最高價氧化物對應的水化物是強酸，C為硫元素，A為硅元素，F元素基態原子M層上有5對成對電子，則F的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F為鐵元素，
（1）D是砷元素，原子序數為33，其基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，價電子排布式為3d¹⁰4s²4p³，故答案為：4s²4p³；
（2）B、X、D氫化物分別為NH₃、PH₃、AsH₃，因為氨分子之間有氫鍵的存在，所以氨的沸點較大，則AsH₃＞的相對分子質量大于PH₃，所以沸點也高于PH₃，所以它們的沸點由高到低的順序為NH₃＞AsH₃＞PH₃，故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（3）EO₃^-為ClO₃^-，中心原子氯原子的價層電子對數均為$\frac{7+1}{2}$=4，所以氯原子都是sp³雜化，在ClO₃^-中有三個Cl-O鍵，有1個孤電子對，所以ClO₃^-的空間構型為三角錐形，
故答案為：三角錐形；
（4）F元素基態原子M層上有5對成對電子，應為FE元素，δ晶胞中，以頂點Fe原子研究，與之最近的Fe原子處于晶胞的體心，補全晶胞可知配位數為8，γ晶胞中，以頂點Fe原子研究，與之最近的Fe原子處于面心上，補全晶胞可知，有3層，每層有4個，故Fe原子的配位數為4×3=12．α晶胞中，以頂點Fe原子研究，與之最近的Fe原子處于所在棱的頂點上，補全晶胞可知配位數為6，所以δ、γ、α三種晶胞中Fe原子的配位數之比為4：6：3；設鐵原子的直徑為a，根據晶胞結構圖可知，δ晶胞的邊長為$\frac{2a}{\sqrt{3}}$、γ晶胞的邊長為$\frac{2a}{\sqrt{2}}$、α晶胞的邊長為a，含有的Fe原子個數分別為1+8×$\frac{1}{8}$=2、8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、8×$\frac{1}{8}$=1，所以δ、γ、α三種晶胞的密度之比為$\frac{2}{（\frac{2a}{\sqrt{3}}）^{3}}$：$\frac{4}{（\frac{2a}{\sqrt{2}}）^{3}}$：$\frac{1}{{a}^{3}}$=
=34：37：26，
故答案為：鐵；4：6：3；34：37：26．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、微粒空間構型判斷等知識點，側重考查學生分析計算及空間想象能力，注意晶胞中每個原子被幾個晶胞共用，為易錯點．