Question

【化學——選修3：物質結構與性質】（15分）
已知A、B、C、D、E是元素周期表中1～36號元素，其原子序數依次增大，且A、B、C、D為主族元素。A與另外四種元素既不在同一周期，也不在同一主族。B和C同主族，D和E同周期；元素E是周期表中的第7列元素，D的最外層電子數與最內層電子數相同，D跟B可形成離子化合物，其晶胞結構(其中B原子在晶胞內部)如圖。

請回答下列問題：
（1）C^-的電子排布式為______________；E元素原子的價電子排布式為________。
（2）元素B與氮元素可以形成化合物NB₃，其中N—B鍵的化學鍵類型為________，根據價層電子對互斥理論可以判斷NB₃的空間構型為________，NB₃分子中N原子的雜化方式為________雜化。
（3）A、B形成的化合物AB的相對分子質量比A、C形成的化合物AC的相對分子質量小，但AB的沸點比AC高，其原因是                         。
（4）從晶胞圖可以得出：D與B形成的離子化合物的化學式為              。
（5）含有D元素的化合物焰色反應為______色，焰色反應的原理是          。

Answer 1

（15分）（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶（2分）　  3d⁵4s²（2分）
（2）共價鍵(或極性共價鍵)（1分）　 三角錐形（1分）　   sp³（2分）
（3）前者分子間存在氫鍵（2分）
（4）CaF₂（2分）
（5）磚紅（1分）
激發態電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道，以光的形式釋放出能量（2分）

試題分析：元素E是周期表中的第7列元素，所以E是Mn元素；D的最外層電子數與最內層電子數相同，且與E同周期，所以D是第四周期第二主族元素Ca元素；D跟B可形成離子化合物，根據晶胞結構判斷，該晶胞中有4個D、8個B，所以該離子化合物的化學式為DB₂，則B為第七主族元素，B和C同主族，因此B、C分別是F、Cl元素；A與另外四種元素既不在同一周期，也不在同一主族，所以A是H元素。根據以上分析：
（1）Cl^-的核外有18個電子，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；Mn是第七副族元素，價電子排布式為 3d⁵4s²；
（2）氨氣分子中含有共價鍵；NF₃分子中中心原子的價層電子對數=3+1/2(5-3×1)=4，有1對孤對電子，所以空間構型為三角錐形；利用雜化軌道理論判斷N原子的雜化方式為 sp³雜化。
（3）HF的沸點比HCl的沸點高的原因是HF分子間可以形成氫鍵，使分子間作用力增大；
（4）根據上面分析知D與B形成的離子化合物的化學式為CaF₂；
（5）根據焰色反應判斷Ca的焰色反應為磚紅色；原理是激發態電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道，以光的形式釋放出能量。