Question

15．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(shù)依次遞增．B原子的P軌道半充滿，形成氫化物的沸點(diǎn)是同主族元素的氫化物中最低的．D原子得到一個(gè)電子后3P軌道全充滿．A⁺比D原子形成的離子少一個(gè)電子層．C與A形成A₂C型離子化合物．E的原子序數(shù)為31，F(xiàn)與B屬同一主族，E與F形成的化合物常用于制造半導(dǎo)體．根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題：
（1）A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序?yàn)镹a＜S＜P＜Cl（用元素符號(hào)表示）．
（2）化合物BD₃的分子空間構(gòu)型是三角錐形．
（3）上海世博會(huì)場(chǎng)館，大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)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(dǎo)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(jié)構(gòu)如圖（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(gè)數(shù)為4．
②與同一個(gè)E原子相連的F原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體．
③下列說(shuō)法正確的是BCD．
A．該晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同   B．半導(dǎo)體EB與EF互為等電子體
C．電負(fù)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sp²．
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$\frac{2\sqrt{6}}{3}$（寫出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 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(shù)依次遞增；
D原子得到一個(gè)電子后3p軌道全充滿，則D為Cl元素；
A⁺比D原子形成的離子少一個(gè)電子層，則A是Na元素；
B原子的p軌道半充滿，形成氫化物的沸點(diǎn)是同主族元素的氫化物中最低的，則B是P元素；
C與A形成A₂C型離子化合物，C原子序數(shù)大于B而小于D，則C是S元素；
E的原子序數(shù)為31，則E是Ga元素；
F與B屬同一主族，E與F形成的化合物常用于制造半導(dǎo)體，則F是As元素，再結(jié)合題目分析解答．

解答 解：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(shù)依次遞增；
D原子得到一個(gè)電子后3p軌道全充滿，則D為Cl元素；
A⁺比D原子形成的離子少一個(gè)電子層，則A是Na元素；
B原子的p軌道半充滿，形成氫化物的沸點(diǎn)是同主族元素的氫化物中最低的，則B是P元素；
C與A形成A₂C型離子化合物，C原子序數(shù)大于B而小于D，則C是S元素；
E的原子序數(shù)為31，則E是Ga元素；
F與B屬同一主族，E與F形成的化合物常用于制造半導(dǎo)體，則F是As元素；
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以這幾種元素第一電離能從小到大順序是Na＜S＜P＜Cl，故答案為：Na＜S＜P＜Cl； 
（2）化合物PCl₃的分子中，P原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型是三角錐形結(jié)構(gòu)，故答案為：三角錐形；
（3）①該晶胞中，F(xiàn)原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故答案為：4；
②如圖所示與同一個(gè)E原子相連的F原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體，故答案為：正四面體；
③該晶胞中E是Ga、F是As原子，As原子個(gè)數(shù)是4、Ga原子個(gè)數(shù)=4，所以其化學(xué)式為GaAs，
A．氯化鈉晶體中Na離子配位數(shù)是6，該晶胞中Ga原子配位數(shù)是4，所以該晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl不同，故錯(cuò)誤； 
B．電負(fù)性：As＞Ga，故正確；
C．該晶體中As含有孤電子對(duì)、Ga含有空軌道，所以含有配位鍵，故正確； 
D．等電子體原子個(gè)數(shù)相等且價(jià)電子數(shù)相等，所以半導(dǎo)體GaP與GaAs互為等電子體，故正確；
故選BCD；
④（CH₃）₃Ga中Ga原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，所以Ga的雜化方式為sp²，故答案為：sp²；
⑤根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，以E原子為中心，4個(gè)F原子構(gòu)成正四面體，設(shè)晶胞參數(shù)為a，則緊鄰的As原子核間距為2倍As原子半徑，即$\frac{\sqrt{2}}{2}$a，而緊鄰As、Ga間距離想象為一個(gè)正方體內(nèi)接正四面體，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算可知正四面體體心為正方體體心，位于正方體體對(duì)角線中點(diǎn)處，把上述晶胞拆成8個(gè)等大的小立方體，可以發(fā)現(xiàn)其中4個(gè)的體心位置有Ga原子填充，小立方體的棱長(zhǎng)為0.5a，則其體對(duì)角線長(zhǎng)是$\frac{\sqrt{3}}{2}$a，可得As、Ga間距為$\frac{\sqrt{3}}{4}$a，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$\frac{2\sqrt{6}}{3}$，
故答案為：$\frac{2\sqrt{6}}{3}$．

點(diǎn)評(píng) 該題是高考中的常見題型和考點(diǎn)，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力、自學(xué)能力和知識(shí)的遷移能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．