Question

已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素，A、B与C；D、E与F分别位于同一周期．A原子L层上有3个未成对电子，B的简单负二价离子与C原子核外电子排布相同、含有D元素的盐的焰色反应火焰为黄色，EF₃是由活泼金属和活泼非金属组成的共价化合物，G有多种氧化物，其中一种氧化物有磁性，填写下列空白
（1）元素的第一电离能最大的是

 

，属于过渡元素的是

 

（填写元素符号）．
（2）写出B元素的基态原子价电子排布式

 

，F离子电子排布式

 

．
（3）AF₃分子中A原子的杂化类型是

 

，AF₃分子的几何构型为

 

．
（4）已知E₂B₃的晶格比DF的晶格能大得多，试分析导致两者晶格能差异的主要原因是：

 

．
（5）构成G晶体的微粒是

 

，G的晶胞结构如图甲所示，G的晶胞为

 

结构．若G原子的半径为1.27×10^-10m，G金属晶体中的晶胞长度，即图乙中AB的长度为

 

m．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,原子核外电子排布,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为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素，A原子L层上有3个未成对电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p³，则A为氮元素；A、B与C位于同一周期，B的简单负二价离子与C原子核外电子排布相同，则B为氧元素、C为Ne；含有D元素的盐的焰色反应火焰为黄色，则D为Na；D、E与F分别位于同一周期，EF₃是由活泼金属和活泼非金属组成的共价化合物，则E为Al、F为Cl；G有多种氧化物，其中一种氧化物有磁性，则G为Fe，
（1）氖原子是最外层为稳定结构，不易失去电子，第一电离能最大；Fe元素属于过渡元素；
（2）根据能量最低原理书写电子排布式；
（3）计算NCl₃分子中N原子的价层电子对数及孤电子对数，确定杂化方式与空间构型；
（4）离子所带电荷越多、离子半径越小，晶格能越大；
（5）Fe晶体属于金属晶体，由金属阳离子与自由电子构成；由晶胞结构可知，Fe晶体为面心立方；△ABC为等腰直角三角形，故AB=

2

2

AC．

解答： 解：A、B、C、D、E、F为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素，A原子L层上有3个未成对电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p³，则A为氮元素；A、B与C位于同一周期，B的简单负二价离子与C原子核外电子排布相同，则B为氧元素、C为Ne；含有D元素的盐的焰色反应火焰为黄色，则D为Na；D、E与F分别位于同一周期，EF₃是由活泼金属和活泼非金属组成的共价化合物，则E为Al、F为Cl；G有多种氧化物，其中一种氧化物有磁性，则G为Fe，
（1）氖原子是最外层为8电子稳定结构，不易失去电子，所以氖的第一电离能最大；Fe元素属于过渡元素，
故答案为：Ne；Fe；
（2）O元素的基态原子价电子排布式是2s²2p⁴；Cl^-的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案为：2s²2p⁴；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（3）NCl₃中N原子价层电子对数=3+

5-1×3

2

=4，N原子含有1对孤电子对，故N原子采取sp³杂化，形成三角锥形结构，
故答案为：sp³；三角锥形；
（4）Al₂O₃晶体中Al³⁺、O^2-的电荷大于NaCl晶体中Na⁺、Cl^-的电荷，离子半径Al³⁺＜Na⁺，O^2-＜Cl^-，故Al₂O₃晶体的晶格能大于NaCl晶体的晶格能，
故答案为：Al₂O₃晶体中Al³⁺、O^2-的电荷大于NaCl晶体中Na⁺、Cl^-的电荷，而离子半径Al³⁺＜Na⁺，O^2-＜Cl^-；
（5）Fe晶体属于金属晶体，由金属阳离子与自由电子构成；由晶胞结构可知，Fe晶体为面心立方；
△ABC为等腰直角三角形，故AB=

2

2

AC=

2

2

×4×1.27×10^-10m=3.59×10^-10m；
故答案为：金属阳离子、自由电子；面心立方；3.59×10^-10．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及元素推断、电离能、核外电子排布、杂化轨道、分子结构、晶格能、晶胞结构及计算等，推断元素是解题关键，侧重对基础知识的应用，难度中等，（5）中对学生的空间想象及数学计算有一定的要求．