Question

A、B、C、D、E、F六种短周期元素，核电荷数依次增加．只有E为金属，A与E同主族，B与F同主族，B原子最外层电子数是内层电子数的2倍，D最外层有两对成对电子．E⁺与C^3-具有相同的电子层结构．请回答下列问题：
（1）F的价电子排布为

 

．B、F形成的化合物晶体类型是

 

．
（2）A、B、C、D形成的既有离子键又有共价键的化合物化学式为

 

．
（3）A、C形简单分子有

 

对孤对电子、

 

个σ键，中心原子杂化方式为

 

．
（4）稳定性：CA₃

 

FA₄．离子半径：E⁺

 

C^3-．（填“＞”或“＜”）
（5）晶体硅与金刚石的晶胞结构相似，晶体硅晶体中少一些硅原子形成的“空穴”使晶体硅具有半导体功能．某晶体硅的密度是其最致密晶体密度的

3

4

，该晶体晶胞中最多有

 

个“空穴”

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,化学键,共价键的形成及共价键的主要类型,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：A、B、C、D、E、F六种短周期元素，核电荷数依次增加，B原子最外层电子数是内层电子数的2倍，最外层电子数不超过8个，K层为最外层不超过2个，则B内层为K层，所以B是C元素；
B与F同主族，且为短周期元素，则F是Si元素；
E原子序数大于B而小于F，E为金属，E⁺与C^3-具有相同的电子层结构，则E为Na元素，C原子序数小于E，所以C为N元素；D最外层有两对成对电子，且原子序数小于Na，则D为O元素；
A与E同主族，且这几种元素中只有E是金属，则A是H元素，
（1）F为Si元素，Si原子的3s、3p电子为其价电子；B是C元素、F是Si元素，二者形成化合物SiC，该化合物的构成微粒是原子；
（2）H、C、N、O形成的既有离子键又有共价键的化合物为碳酸氢铵或碳酸铵等；
（3）H、N形简单分子为NH₃，氨气分子中含有一个孤电子对、3个σ键，中心原子价层电子对个数是4；
（4）元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定；电子层结构相同的离子，其离子半径随着原子序数增大而减小；
（5）金刚石晶胞中C原子个数=4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，晶体硅与金刚石的晶胞结构相似，所以晶体硅最致密晶体的晶胞中Si原子个数为8，设其晶胞体积为V，密度ρ=

M NA ×8

V

=

8M

VNA

，某晶体硅的密度是其最致密晶体密度的

3

4

，则该晶体硅的密度=

3

4

×

M NA ×8

V

=

6M

VNA

，根据其密度中原子个数判断空穴个数．

解答： 解：A、B、C、D、E、F六种短周期元素，核电荷数依次增加，B原子最外层电子数是内层电子数的2倍，最外层电子数不超过8个，K层为最外层不超过2个，则B内层为K层，所以B是C元素；
B与F同主族，且为短周期元素，则F是Si元素；
E原子序数大于B而小于F，E为金属，E⁺与C^3-具有相同的电子层结构，则E为Na元素，C原子序数小于E，所以C为N元素；D最外层有两对成对电子，且原子序数小于Na，则D为O元素；
A与E同主族，且这几种元素中只有E是金属，则A是H元素，
（1）F为Si元素，Si原子的3s、3p电子为其价电子，所以其价电子排布式为3s²3p² ；B是C元素、F是Si元素，二者形成化合物SiC，该化合物的构成微粒是原子，所以属于原子晶体，
故答案为：3s²3p² ；原子晶体；
（2）H、C、N、O形成的既有离子键又有共价键的化合物为碳酸氢铵或碳酸铵等，其化学式为NH₄HCO₃或（NH₄）₂CO₃，
故答案为：NH₄HCO₃或（NH₄）₂CO₃；
（3）H、N形简单分子为NH₃，氨气分子中含有一个孤电子对、3个σ键，中心原子价层电子对个数是4，所以N原子杂化方式为sp³，故答案为：1；3；sp³；
（4）C是N元素、F是Si元素，非金属性N＞Si，所以气态氢化物的稳定性NH₃＞SiH₄；电子层结构相同的离子，其离子半径随着原子序数增大而减小，E⁺、C^3-的电子层结构相同，且E原子序数大于C，所以离子半径E⁺＜C^3-，
故答案为：NH₃＞SiH₄；＜；
（5）金刚石晶胞中C原子个数=4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，晶体硅与金刚石的晶胞结构相似，所以晶体硅最致密晶体的晶胞中Si原子个数为8，设其晶胞体积为V，密度ρ=

M NA ×8

V

=

8M

VNA

，某晶体硅的密度是其最致密晶体密度的

3

4

，则该晶体硅的密度=

3

4

×

M NA ×8

V

=

6M

VNA

，根据其密度知，该晶胞中Si原子个数是6，所以该晶体晶胞中最多有2个“空穴”，故答案为：2．

点评：本题考查较综合，涉及晶胞计算、原子杂化、晶体类型判断、核外电子排布等知识点，这些知识点都是高考高频点，熟练掌握基本公式、基本理论即可解答，难点是晶胞计算，会利用均摊法计算原子个数，题目难度中等．