Question

已知A、B、R、D都是周期表中前四周期的元素，它们的原子系数依次增大。其中A元素基态原子第一电离能比B元素基态原子的第一电离能大，B的基态原子的L层、R基态原子的M层均有2个单电子，D是第Ⅷ族中原子序数最小的元素。

(1)写出基态D原子的电子排布式__________。

(2)已知高纯度R的单质在现代信息技术与新能源开发中具有极为重要的地位。工业上生产高纯度R的单质过程如下：

写出过程③的反应方程式___________，已知RHCl₃的沸点是31.5^oC，则该物质的晶体类型是__________，中心原子的轨道杂化类型为__________，该物质的空间构型是______。

(3)A的第一电离能比B的第一电离能大的原因是_________，A、B两元素分别与R形成的共价键中，极性较强的是________。A、B两元素间能形成多种二元化合物，其中与A₃^-互为等电子体的物质的化学式为_______。

(4)已知D单质的晶胞如图所示，则晶体中D原子的配位数为______，一个D的晶胞质量为____，已知D原子半径为r pm，则该晶胞的空间利用率为_____________ (写出计算过程)。

Answer

[Ar]3d64s2 SiHCl3 + H2Si + 3HCl 分子晶体 sp3 四面体形 N原子的2p能级处于较稳定的半充满状态 Si-O键 N2O 8 晶胞中铁原子占据的体积为两个铁原子的体积，铁原子的半径为r pm，如图所示，晶胞的棱长为=，晶胞的体积=()3，空间利用率==×100%=68%

【解析】

B的基态原子的L层、R基态原子的M层均有2个单电子，则最外层电子数可能为4或6，B可能为C或O元素，R可能为Si或S元素，D是第Ⅷ族中原子序数最小的元素，应为Fe，A元素基态原子第一电离能比B元素基态原子的第一电离能大，且A的原子序数小于B，则A是N元素、B是O元素，高纯度R的单质在现代信息技术与新能源开发中具有极为重要的地位，则R是Si元素；

(1)D是Fe元素，其原子核外有26个电子，根据构造原理书写基态D原子的电子排布式；

(2)SiO2和C在高温下发生置换反应生成粗Si，粗硅和HCl在300℃条件下反应生成SiHCl3，SiHCl3和过量氢气在1000℃-1100℃条件下反应生成纯硅，③的反应为SiHCl3和氢气的反应，生成Si和HCl，分子晶体熔沸点较低，该分子中Si原子价层电子对个数是4且不孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断Si原子的轨道杂化类型及空间构型；

(3)原子轨道中电子处于全满、全空或半满最稳定；N、O两元素分别与Si形成的共价键中，元素的非金属性越强，其形成的化合物中极性键的极性越强；等电子体中原子个数相等及价电子数相等；

(4)该晶胞是体心立方晶胞，该晶胞中Fe原子个数=1+8×=2，其配合物是8，每个Fe原子的质量=，则该晶胞质量就是两个Fe原子质量，空间利用率 =。

(1)D是Fe元素，其原子核外有26个电子，根据构造原理书写基态D原子的电子排布式为[Ar]3d64s2；

(2)SiO2和C在高温下发生置换反应生成粗Si，粗硅和HCl在300℃条件下反应生成SiHCl3，SiHCl3和过量氢气在1000℃-1100℃条件下反应生成纯硅，③的反应为SiHCl3和氢气的反应，生成Si和HCl，反应方程式为SiHCl3 +H2Si+3HCl；分子晶体熔沸点较低，该物质熔沸点较低，则该物质晶体类型为分子晶体，该分子中Si原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断Si原子的轨道杂化类型及空间构型分别为sp3、四面体形；

(3)原子轨道中电子处于全满、全空或半满最稳定，N原子的2p能级处于较稳定的半充满状态，所以N原子比O原子第一电离能大；N、O两元素分别与Si形成的共价键中，元素的非金属性越强，其形成的化合物中极性键的极性越强，因为O元素的非金属性大于N，则极性O-Si键＞N-Si键；等电子体中原子个数相等及价电子数相等，N3-中含有3个原子、价电子数是16，与该离子互为等电子体的氮氧化物为N2O；

(4)该晶胞是体心立方晶胞，该晶胞中Fe原子个数=1+8×=2，体心上的Fe原子被顶点上的8个原子包围，所以其配合物是8，每个Fe原子的质量=g，则该晶胞质量就是两个Fe原子质量=2×g=2×g=g；晶胞中铁原子占据的体积为两个铁原子的体积，铁原子的半径为r pm，如图所示，晶胞的棱长为=，晶胞的体积=()3，空间利用率==×100%=68%。