Question

已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數依次遞增。B原子的P軌道半充滿，形成氫化物的沸點是同主族元素的氫化物中最低的。D原子得到一個電子后3P軌道全充滿。A⁺比D原子形成的離子少一個電子層。C與A形成A₂C型離子化合物。E的原子序數為31，F與B屬同一主族，E與F形成的化合物常用于制造半導體。根據以上信息，回答下列問題：
（1）A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為              （用元素符號表示）。
（2）化合物BD₃的分子空間構型是              。
（3）上海世博會場館，大量的照明材料或屏幕都使用了發光二極管(LED)，其材料是E與F形成的化合物甲（屬于第三代半導體），用它制造的燈泡壽命是普通燈泡的100倍，而耗能只有其10%。化合物甲的晶胞結構如右圖（白球代表F，黑球代表E）。試回答：
①該晶胞中所包含的F原子(白色球)個數為       。
②與同一個E原子相連的F原子構成的空間構型為                 。
③下列說法正確的是          。

A．該晶胞結構與NaCl相同   B．半導體EB與EF互為等電子體
C．電負性：F>E             D．EF晶體中含有配位鍵
④ (CH₃)₃E中E原子的雜化方式為          。
⑤該晶體中緊鄰的F原子之間與緊鄰的F、E兩原子之間距離的比值為      
（寫出計算過程）

Answer 1

(1)Na<S<P<Cl （2）三角錐形（3）① 4 ②正四面體 ③BCD ④SP²   ⑤

試題分析：B原子的P軌道半充滿，形成氫化物的沸點是同主族元素的氫化物中最低的，這說明該元素應該是第ⅤA族的P元素。D原子得到一個電子后3P軌道全充滿，所以D是氯元素。A⁺比D原子形成的離子少一個電子層，所以A是Na元素。C與A形成A₂C型離子化合物，且C的原子序數大于B的，因此C是S元素。E的原子序數為31，則E是Ga。F與B屬同一主族，且E的原子序數大于F的，所以F是砷元素。
（1）非金屬性越強，第一電離能越大。但由于P原子的3p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性強，所以第一電離能大于硫元素的，則A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為Na<S<P<Cl。
（2）化合物BD₃分子中中心原子P原子含有1對孤對電子，所以分子空間構型是三角錐形。
（3）①該晶胞中所包含的F原子(白色球)個數為8×1/8＋6×1/2＝4個。
②根據晶胞結構可知，與同一個E原子相連的F原子構成的空間構型為正四面體型結構。
③氯化鈉是的配位數是6個，該晶胞結構與NaCl不相同，所以選項A不正確；原子數和價電子數分別都相等的是等電子體，則選項B正確；非金屬性越強，電負性越大，則選項C正確；As原子含有孤對電子，所以可以形成配位健，選項D正確，答案選BCD。
④ (CH₃)₃E分子是平面型結構，所以中心E原子的雜化方式為sp2雜化。
⑤根據晶胞結構可知，以E原子為中心，4個F原子構成正四面體，所以該晶體中緊鄰的F原子之間與緊鄰的F、E兩原子之間距離的比值為
設晶胞參數為a，則緊鄰的As原子核間距為2倍As原子半徑，即。而緊鄰As、Ga間距離請想象一個正方體內接正四面體，經過簡單計算可知正四面體體心為正方體體心，位于正方體體對角線中點處。把上述晶胞拆成8個等大的小立方體，可以發現其中4個的體心位置有Ga原子填充。小立方體的棱長為0.5a，則其體對角線長是，可得As、Ga間距為，綜上所訴，該晶體中緊鄰的F原子之間與緊鄰的F、E兩原子之間距離的比值為。
點評：該題是高考中的常見題型和考點，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側重對學生能力的培養和訓練，有利于培養學生的邏輯推理能力、自學能力和知識的遷移能力，提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力。本題主要是元素“位、構、性”三者關系的綜合考查，比較全面考查學生有關元素推斷知識和靈活運用知識的能力，考查了學生對物質結構與性質關系以及運用元素周期律解決具體化學問題的能力。