Question

已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素．它們的原子序數(shù)依次增大．其中A、C原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子．D與E同主族，D的二價(jià)陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)．F³⁺離子M層3d軌道電子為半滿狀態(tài)．請(qǐng)根據(jù)以上情況，回答下列問題：（答題時(shí)，用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）
（1）寫出C原子的價(jià)層電子排布圖

，F(xiàn)位于周期表

d

區(qū)．
（2）A、B、C的第一電離能由小到大的順序?yàn)?!--BA-->

C＜O＜N

．（寫元素符號(hào)）
（3）F和質(zhì)子數(shù)為25的M的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表

元素		M	F
電離能（kJ?mol-1）	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

比較兩元素的I₂、I₃可知，氣態(tài)M²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)F²⁺再失去一個(gè)電子難．對(duì)此，你的解釋是

Mn²⁺的3d軌道電子排布為半滿狀態(tài)較穩(wěn)定

．
（4）晶胞中F原子的配位數(shù)為

8

，若F原子的半徑為rcm，則F晶體的密度為

112

6.02×1023×( 4 3 3 r)3

g/cm³

（用含r的表達(dá)式表示），該晶胞中原子空間利用率為

68%

．
（5）H₂S和C元素的氫化物（分子式為H₂C₂的主要物理性質(zhì)比較如下

	熔點(diǎn)/K	沸點(diǎn)/K	標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)在水中的溶解度
H2S	187	202	2.6
H2C2	272	423	比任意比互溶

H₂S和H₂C₂的相對(duì)分子質(zhì)量基本相同，造成上述物理性質(zhì)差異的主要原因

H₂O₂分子間存在氫鍵，與水分子可形成氫鍵

．

Answer 1

分析：A、C原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，電子排布圖分別為、，原子序數(shù)A小于C，則A為C元素，C為O元素，則B為N元素，D的二價(jià)陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，D應(yīng)為Mg元素，D與E同主族，則E應(yīng)為Ca元素，F(xiàn)³⁺離子M層3d軌道電子為半滿狀態(tài)，則離子的核外電子數(shù)為23，F(xiàn)的原子序數(shù)為26，應(yīng)為Fe元素，結(jié)合元素對(duì)應(yīng)原子的結(jié)構(gòu)、單質(zhì)及化合物的性質(zhì)解答該題．

解答：解：A、C原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，電子排布圖分別為、，原子序數(shù)A小于C，則A為C元素，C為O元素，則B為N元素，D的二價(jià)陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，D應(yīng)為Mg元素，D與E同主族，則E應(yīng)為Ca元素，F(xiàn)³⁺離子M層3d軌道電子為半滿狀態(tài)，則離子的核外電子數(shù)為23，F(xiàn)的原子序數(shù)為26，應(yīng)為Fe元素，則
（1）C為O元素，原子的價(jià)層電子排布圖為，F(xiàn)為Fe元素，原子核外含有d電子，位于周期表d區(qū)，
故答案為：；d；
（2）同周期元素從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，由于N的2p電子為半充滿狀態(tài)性質(zhì)穩(wěn)定，則第一電離能大于O，則有C＜O＜N，故答案為：C＜O＜N；
（3）質(zhì)子數(shù)為25的元素為Mn，Mn²⁺的3d軌道電子排布為半滿狀態(tài)較穩(wěn)定，則再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難，
故答案為：Mn²⁺的3d軌道電子排布為半滿狀態(tài)較穩(wěn)定；
（4）Fe為體心立方堆積，配位數(shù)為8，空間利用率為68%，該晶胞含有Fe²⁺個(gè)數(shù)為8×

1

8

+1=2個(gè)，晶胞的質(zhì)量為

2×56g

6.02×1023

，
Fe原子的半徑為rcm，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶體的體積為(

4

3

r)3cm³=(

4

3

3

r)3cm³，

根據(jù)密度=

質(zhì)量

體積

，可知該離子化合物晶體的密度=

112

6.02×1023×( 4 3 3 r)3

g/cm³，

故答案為：8；

112

6.02×1023×( 4 3 3 r)3

g/cm³；68%；
（5）O的電負(fù)性較大，形成的氫化物H₂O₂含有氫鍵，與水分子可形成氫鍵，則沸點(diǎn)較高，
故答案為：H₂O₂分子間存在氫鍵，與水分子可形成氫鍵．

點(diǎn)評(píng)：本題考查晶胞的計(jì)算，原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等知識(shí)，題目難度較大，本題注意把握相關(guān)推斷方法，把握晶胞計(jì)算方法，為該題的難點(diǎn)，也是易錯(cuò)點(diǎn)．