Question

已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次遞增。B原子的P軌道半充滿，形成氫化物的沸點(diǎn)是同主族元素的氫化物中最低的。D原子得到一個(gè)電子后3P軌道全充滿。A⁺比D原子形成的離子少一個(gè)電子層。C與A形成A₂C型離子化合物。E的原子序數(shù)為31，F(xiàn)與B屬同一主族，E與F形成的化合物常用于制造半導(dǎo)體。根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序?yàn)?u>              （用元素符號(hào)表示）。
（2）化合物BD₃的分子空間構(gòu)型是              。
（3）上海世博會(huì)場(chǎng)館，大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光二極管(LED)，其材料是E與F形成的化合物甲（屬于第三代半導(dǎo)體），用它制造的燈泡壽命是普通燈泡的100倍，而耗能只有其10%�；�合物甲的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖（白球代表F，黑球代表E）。試回答：
①該晶胞中所包含的F原子(白色球)個(gè)數(shù)為       。
②與同一個(gè)E原子相連的F原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為                 。
③下列說法正確的是          。

A．該晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同   B．半導(dǎo)體EB與EF互為等電子體
C．電負(fù)性：F>E             D．EF晶體中含有配位鍵
④ (CH₃)₃E中E原子的雜化方式為          。
⑤該晶體中緊鄰的F原子之間與緊鄰的F、E兩原子之間距離的比值為      
（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

(1)Na<S<P<Cl （2）三角錐形（3）① 4 ②正四面體 ③BCD ④SP²   ⑤

試題分析：B原子的P軌道半充滿，形成氫化物的沸點(diǎn)是同主族元素的氫化物中最低的，這說明該元素應(yīng)該是第ⅤA族的P元素。D原子得到一個(gè)電子后3P軌道全充滿，所以D是氯元素。A⁺比D原子形成的離子少一個(gè)電子層，所以A是Na元素。C與A形成A₂C型離子化合物，且C的原子序數(shù)大于B的，因此C是S元素。E的原子序數(shù)為31，則E是Ga。F與B屬同一主族，且E的原子序數(shù)大于F的，所以F是砷元素。
（1）非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大。但由于P原子的3p軌道電子處于半充滿狀態(tài)，穩(wěn)定性強(qiáng)，所以第一電離能大于硫元素的，則A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序?yàn)镹a<S<P<Cl。
（2）化合物BD₃分子中中心原子P原子含有1對(duì)孤對(duì)電子，所以分子空間構(gòu)型是三角錐形。
（3）①該晶胞中所包含的F原子(白色球)個(gè)數(shù)為8×1/8＋6×1/2＝4個(gè)。
②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，與同一個(gè)E原子相連的F原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體型結(jié)構(gòu)。
③氯化鈉是的配位數(shù)是6個(gè)，該晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl不相同，所以選項(xiàng)A不正確；原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)分別都相等的是等電子體，則選項(xiàng)B正確；非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，則選項(xiàng)C正確；As原子含有孤對(duì)電子，所以可以形成配位健，選項(xiàng)D正確，答案選BCD。
④ (CH₃)₃E分子是平面型結(jié)構(gòu)，所以中心E原子的雜化方式為sp2雜化。
⑤根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，以E原子為中心，4個(gè)F原子構(gòu)成正四面體，所以該晶體中緊鄰的F原子之間與緊鄰的F、E兩原子之間距離的比值為
設(shè)晶胞參數(shù)為a，則緊鄰的As原子核間距為2倍As原子半徑，即。而緊鄰As、Ga間距離請(qǐng)想象一個(gè)正方體內(nèi)接正四面體，經(jīng)過簡單計(jì)算可知正四面體體心為正方體體心，位于正方體體對(duì)角線中點(diǎn)處。把上述晶胞拆成8個(gè)等大的小立方體，可以發(fā)現(xiàn)其中4個(gè)的體心位置有Ga原子填充。小立方體的棱長為0.5a，則其體對(duì)角線長是，可得As、Ga間距為，綜上所訴，該晶體中緊鄰的F原子之間與緊鄰的F、E兩原子之間距離的比值為。
點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見題型和考點(diǎn)，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力、自學(xué)能力和知識(shí)的遷移能力，提高學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。本題主要是元素“位、構(gòu)、性”三者關(guān)系的綜合考查，比較全面考查學(xué)生有關(guān)元素推斷知識(shí)和靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，考查了學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系以及運(yùn)用元素周期律解決具體化學(xué)問題的能力。