Question

[化學(xué)--選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
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F原子的電子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

，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-->

N＞O＞C

．
（3）F和M（質(zhì)子數(shù)為25）兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表：

元    素		M	F
電能 （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

、

而Fe²⁺的3d軌道電子數(shù)為6，不是較穩(wěn)定狀態(tài)

；
（4）已知F晶體的堆積方式與金屬鉀相同，則F晶胞中F原子的配位數(shù)為

8

，一個(gè)晶胞中F原子的數(shù)目為

2

．
（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	以任意比互溶

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

氧元素電負(fù)性很強(qiáng)，H₂O₂分子間存在氫鍵，所以熔沸點(diǎn)比H₂S高，H₂O₂分子與水分子可形成氫鍵，所以與任意比互溶

．

Answer 1

分析：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．
A、C原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，為碳元素和氧元素，原子序數(shù)A＜C，所以A為C元素，C為O元素；B的原子序數(shù)介于A與C之間，所以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為Mg元素，D與E同主族，原子序數(shù)D＜E，則E為Ca元素；
F³⁺離子M層3d軌道電子為半滿狀態(tài)，則F為Fe元素．

解答：解：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．A、C原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子，為碳元素和氧元素，原子序數(shù)A＜C，所以A為C元素，C為O元素；B的原子序數(shù)介于A與C之間，所以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為Mg元素，D與E同主族，原子序數(shù)D＜E，則E為Ca元素；
F³⁺離子M層3d軌道電子為半滿狀態(tài)，則F為Fe元素．
即A為C元素，B為N元素，C為O元素，D為Mg元素，E為Ca元素，F(xiàn)為Fe元素．
（1）F為Fe元素，核內(nèi)有26個(gè)質(zhì)子，原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，位于d區(qū)．
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；d．
（2）A為C元素，B為N元素，C為O元素，同周期元素從左到右元素的第一電離能逐漸減小，則C元素的最小，由于N的2p軌道電子為半充滿狀態(tài)，難以失去電子，第一電離能大于O，所以第一電離能從大到小的順序?yàn)椋篘＞O＞C．
故答案為：N＞O＞C．
（3）F為Fe元素，M為Mn元素，Mn²⁺的3d軌道電子排布為半滿狀態(tài)較穩(wěn)定，而Fe²⁺的3d軌道電子數(shù)為6，不是較穩(wěn)定狀態(tài)，所以氣態(tài)Mn²⁺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，而Fe²⁺的3d軌道電子數(shù)為6，不是較穩(wěn)定狀態(tài)．
（4）Fe晶體的堆積方式與金屬鉀相同，金屬鉀為體心立方結(jié)構(gòu)，則Fe晶胞中Fe原子的配位數(shù)為8，；晶胞中F原子的數(shù)目為1+8×

1

8

=2．
故答案為：8；2．
（5）H₂C₂為H₂O₂，氧元素電負(fù)性很強(qiáng)，H₂O₂分子間存在氫鍵，所以熔沸點(diǎn)比H₂S高；氧元素電負(fù)性很強(qiáng)，H₂O₂分子與水分子可形成氫鍵，所以與任意比互溶．
故答案為：氧元素電負(fù)性很強(qiáng)，H₂O₂分子間存在氫鍵，所以熔沸點(diǎn)比H₂S高，H₂O₂分子與水分子可形成氫鍵，所以與任意比互溶．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電子排布式的書寫、電離能大小的判斷、氫鍵等知識(shí)點(diǎn)，難度較大，能根據(jù)構(gòu)造原理書寫電子排布式．