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10.已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次递增.B原子的P轨道半充满,形成氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的.D原子得到一个电子后3P轨道全充满.A+比D原子形成的离子少一个电子层.C与A形成A2C型离子化合物.E的原子序数为31,F与B属同一主族,E与F形成的化合物常用于制造半导体.根据以上信息,回答下列问题:
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为Na<S<P<Cl(用元素符号表示).
(2)化合物BD3的分子空间构型是三角锥形.
(3)上海世博会场馆,大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管(LED),其材料是E与F形成的化合物甲(属于第三代半导体),用它制造的灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能只有其10%.化合物甲的晶胞结构如图(白球代表F,黑球代表E).试回答:
①该晶胞中所包含的F原子(白色球)个数为4.
②与同一个E原子相连的F原子构成的空间构型为正四面体.
③下列说法正确的是BCD.
A.该晶胞结构与NaCl相同   B.半导体EB与EF互为等电子体
C.电负性:F>E             D.EF晶体中含有配位键
④(CH3)3E中E原子的杂化方式为sp2.
⑤该晶体中紧邻的F原子之间与紧邻的F、E两原子之间距离的比值为$\frac{2\sqrt{6}}{3}$(写出计算过程)

分析 A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次递增;D原子得到一个电子后3p轨道全充满,则D为Cl元素;A+比D原子形成的离子少一个电子层,则A是Na元素;B原子的p轨道半充满,形成氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的,则B是P元素;C与A形成A2C型离子化合物,C原子序数大于B而小于D,则C是S元素;E的原子序数为31,则E是Ga元素;F与B属同一主族,E与F形成的化合物常用于制造半导体,则F是As元素,再结合题目分析解答

解答 解:A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次递增;D原子得到一个电子后3p轨道全充满,则D为Cl元素;A+比D原子形成的离子少一个电子层,则A是Na元素;B原子的p轨道半充满,形成氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的,则B是P元素;C与A形成A2C型离子化合物,C原子序数大于B而小于D,则C是S元素;E的原子序数为31,则E是Ga元素;F与B属同一主族,E与F形成的化合物常用于制造半导体,则F是As元素,
(1)同一周期元素,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,所以这几种元素第一电离能从小到大顺序是Na<S<P<Cl,故答案为:Na<S<P<Cl; 
(2)化合物PCl3的分子中,P原子价层电子对个数为4且含有一个孤电子对,所以其空间构型是三角锥形结构,故答案为:三角锥形;
(3)①该晶胞中,F原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,故答案为:4;
②如图所示与同一个E原子相连的F原子构成的空间构型为正四面体,故答案为:正四面体;
③该晶胞中E是Ga、F是As原子,As原子个数是4、Ga原子个数=4,所以其化学式为GaAs,
A.氯化钠晶体中Na离子配位数是6,该晶胞中Ga原子配位数是4,所以该晶胞结构与NaCl不同,故错误; 
B.电负性:As>Ga,故正确;
C.该晶体中As含有孤电子对、Ga含有空轨道,所以含有配位键,故正确; 
D.等电子体原子个数相等且价电子数相等,所以半导体GaP与GaAs互为等电子体,故正确;
故选BCD;
④(CH3)3Ga中Ga原子价层电子对个数是3且不含孤电子对,所以Ga的杂化方式为sp2,故答案为:sp2;
⑤根据晶胞结构可知,以E原子为中心,4个F原子构成正四面体,设晶胞参数为a,则紧邻的As原子核间距为2倍As原子半径,即$\frac{\sqrt{2}}{2}$a,而紧邻As、Ga间距离想象为一个正方体内接正四面体,经过简单计算可知正四面体体心为正方体体心,位于正方体体对角线中点处,把上述晶胞拆成8个等大的小立方体,可以发现其中4个的体心位置有Ga原子填充,小立方体的棱长为0.5a,则其体对角线长是$\frac{\sqrt{3}}{2}$a,可得As、Ga间距为$\frac{\sqrt{3}}{4}$a,综上所诉,该晶体中紧邻的F原子之间与紧邻的F、E两原子之间距离的比值为$\frac{2\sqrt{6}}{3}$,
故答案为:$\frac{2\sqrt{6}}{3}$.

点评 该题是高考中的常见题型和考点,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,侧重对学生能力的培养和训练,有利于培养学生的逻辑推理能力、自学能力和知识的迁移能力,难点是晶胞计算,题目难度中等.

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