Question

【化學—選修3：物質結構與性質】（15分）

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，也是原子半徑最小的元素

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是: I1=738kJ/mol  I2 = 1451 kJ/mol  I3 = 7733kJ/mol  I4 = 10540kJ/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BA₅為離子化合物，寫出其電子式           

（2）B基態原子中能量最高的電子，其電子云在空間有    個方向，原子軌道呈    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                                         

（4）G位于          族       區，價電子排布式為                           

（5）DE₃ 中心原子的雜化方式為         ，用價層電子對互斥理論推測其空間構型為              

（6）檢驗F元素的方法是                ，請用原子結構的知識解釋產生此現象的原因是  

                                                                         

（7）F元素的晶胞如下圖所示，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，則F原子的半徑為             cm

 

Answer 1

（1）   （2分）   （2）  3  （1分），紡錘形（1分）

（3）泡利不相容原理（1分）       （4）  第ⅦB（1分） d （1分），3d⁵4s²（1分）

（5） sp³（1分）， 三角錐形（1分） （6） 焰色反應（1分），  當基態原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發態原子。電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，將以光的形式釋放能量。                    （2分） 

（7）    （2分）

解析:  根據元素的性質、原子核外電子排布規律及元素在周期表中的位置可以判斷，A是H，B是N，C是Mg，D是P，E是Cl，F是K，G是Mn。

（1）離子化合物中一定含有離子鍵，所以該化合物是由MH₄^＋和H^－形成的離子鍵，電子式為。

（2）N原子核外電子能量最高的是p電子，在空間有3個方向，原子軌道呈紡錘形。

（3）1個原子軌道最多容納的電子是2個，且自旋方向相反，這就是泡利原理。3s軌道中的電子自旋方向相同，違反了泡利原理。

（4）Mn屬于第四周期第ⅦB，Mn原子最后填入的電子是d軌道的，所以Mn屬于d區。錳的原子核外有25個電子，所以就有25種運動方向。

（5）PCl₃中中心原子的孤電子對數是1/2（5－3×1）＝1，即價層電子對數是4，所以分子空間構型是三角錐形，采取的是sp³雜化。

（6）檢驗K元素的最簡單方法是焰色反應。之所以會產生焰色反應，是因為當基態原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發態原子。電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，將以光的形式釋放能量。

（7）根據晶胞的結構特點可知，該晶胞中含有的原子個數是2。設原子半徑是r，晶胞的邊長是x，則有（4r）²＝x²＋2x²，解得x＝。所以，解得r＝。