Question

【題目】已知A、B、R、D都是周期表中前四周期的元素，它們的原子系數(shù)依次增大。其中A元素基態(tài)原子第一電離能比B元素基態(tài)原子的第一電離能大，B的基態(tài)原子的L層、R基態(tài)原子的M層均有2個(gè)單電子，D是第Ⅷ族中原子序數(shù)最小的元素。

(1)寫出基態(tài)D原子的電子排布式__________。

(2)已知高純度R的單質(zhì)在現(xiàn)代信息技術(shù)與新能源開發(fā)中具有極為重要的地位。工業(yè)上生產(chǎn)高純度R的單質(zhì)過程如下：

寫出過程③的反應(yīng)方程式___________，已知RHCl3的沸點(diǎn)是31.5oC，則該物質(zhì)的晶體類型是__________，中心原子的軌道雜化類型為__________，該物質(zhì)的空間構(gòu)型是______。

(3)A的第一電離能比B的第一電離能大的原因是_________，A、B兩元素分別與R形成的共價(jià)鍵中，極性較強(qiáng)的是________。A、B兩元素間能形成多種二元化合物，其中與A3-互為等電子體的物質(zhì)的化學(xué)式為_______。

(4)已知D單質(zhì)的晶胞如圖所示，則晶體中D原子的配位數(shù)為______，一個(gè)D的晶胞質(zhì)量為____，已知D原子半徑為r pm，則該晶胞的空間利用率為_____________ (寫出計(jì)算過程)。

Answer 1

【答案】[Ar]3d64s2 SiHCl3 + H2Si + 3HCl 分子晶體 sp3 四面體形 N原子的2p能級(jí)處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài) Si-O鍵 N2O 8 晶胞中鐵原子占據(jù)的體積為兩個(gè)鐵原子的體積，鐵原子的半徑為r pm，如圖所示，晶胞的棱長(zhǎng)為=，晶胞的體積=()3，空間利用率==×100%=68%

【解析】

B的基態(tài)原子的L層、R基態(tài)原子的M層均有2個(gè)單電子，則最外層電子數(shù)可能為4或6，B可能為C或O元素，R可能為Si或S元素，D是第Ⅷ族中原子序數(shù)最小的元素，應(yīng)為Fe，A元素基態(tài)原子第一電離能比B元素基態(tài)原子的第一電離能大，且A的原子序數(shù)小于B，則A是N元素、B是O元素，高純度R的單質(zhì)在現(xiàn)代信息技術(shù)與新能源開發(fā)中具有極為重要的地位，則R是Si元素；

(1)D是Fe元素，其原子核外有26個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)D原子的電子排布式；

(2)SiO2和C在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)生成粗Si，粗硅和HCl在300℃條件下反應(yīng)生成SiHCl3，SiHCl3和過量氫氣在1000℃-1100℃條件下反應(yīng)生成純硅，③的反應(yīng)為SiHCl3和氫氣的反應(yīng)，生成Si和HCl，分子晶體熔沸點(diǎn)較低，該分子中Si原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷Si原子的軌道雜化類型及空間構(gòu)型；

(3)原子軌道中電子處于全滿、全空或半滿最穩(wěn)定；N、O兩元素分別與Si形成的共價(jià)鍵中，元素的非金屬性越強(qiáng)，其形成的化合物中極性鍵的極性越強(qiáng)；等電子體中原子個(gè)數(shù)相等及價(jià)電子數(shù)相等；

(4)該晶胞是體心立方晶胞，該晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=1+8×=2，其配合物是8，每個(gè)Fe原子的質(zhì)量=，則該晶胞質(zhì)量就是兩個(gè)Fe原子質(zhì)量，空間利用率 =。

(1)D是Fe元素，其原子核外有26個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)D原子的電子排布式為[Ar]3d64s2；

(2)SiO2和C在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)生成粗Si，粗硅和HCl在300℃條件下反應(yīng)生成SiHCl3，SiHCl3和過量氫氣在1000℃-1100℃條件下反應(yīng)生成純硅，③的反應(yīng)為SiHCl3和氫氣的反應(yīng)，生成Si和HCl，反應(yīng)方程式為SiHCl3 +H2Si+3HCl；分子晶體熔沸點(diǎn)較低，該物質(zhì)熔沸點(diǎn)較低，則該物質(zhì)晶體類型為分子晶體，該分子中Si原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷Si原子的軌道雜化類型及空間構(gòu)型分別為sp3、四面體形；

(3)原子軌道中電子處于全滿、全空或半滿最穩(wěn)定，N原子的2p能級(jí)處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，所以N原子比O原子第一電離能大；N、O兩元素分別與Si形成的共價(jià)鍵中，元素的非金屬性越強(qiáng)，其形成的化合物中極性鍵的極性越強(qiáng)，因?yàn)?/span>O元素的非金屬性大于N，則極性O-Si鍵＞N-Si鍵；等電子體中原子個(gè)數(shù)相等及價(jià)電子數(shù)相等，N3-中含有3個(gè)原子、價(jià)電子數(shù)是16，與該離子互為等電子體的氮氧化物為N2O；

(4)該晶胞是體心立方晶胞，該晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=1+8×=2，體心上的Fe原子被頂點(diǎn)上的8個(gè)原子包圍，所以其配合物是8，每個(gè)Fe原子的質(zhì)量=g，則該晶胞質(zhì)量就是兩個(gè)Fe原子質(zhì)量=2×g=2×g=g；晶胞中鐵原子占據(jù)的體積為兩個(gè)鐵原子的體積，鐵原子的半徑為r pm，如圖所示，晶胞的棱長(zhǎng)為=，晶胞的體積=()3，空間利用率==×100%=68%。