Question

[化学--选修物质结构与性质]
已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大．其中A、C原子的L层有2个未成对电子．D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构．F³⁺离子M层3d轨道电子为半满状态．请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）写出F原子的电子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

，F位于周期表

d

区．
（2）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为

N＞O＞C

．
（3）F和M（质子数为25）两元素的部分电离能数据列于下表：

元    素		M	F
电能 （kJ?mol-1）	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

比较两元素的I₂、I₃可知，气态M²⁺再失去一个电子比气态F²⁺再失去一个电子难．对此，你的解释是

Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定

、

而Fe²⁺的3d轨道电子数为6，不是较稳定状态

；
（4）已知F晶体的堆积方式与金属钾相同，则F晶胞中F原子的配位数为

8

，一个晶胞中F原子的数目为

2

．
（5）H₂S和C元素的氢化物（分子式为H₂C₂）的主要物理性质比较如下：

	熔点/K	沸点/K	标准状况时在水中的溶解度
H2S	187	202	2.6
H2C2	272	423	以任意比互溶

H₂S和H₂C₂的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因

氧元素电负性很强，H₂O₂分子间存在氢键，所以熔沸点比H₂S高，H₂O₂分子与水分子可形成氢键，所以与任意比互溶

．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大．
A、C原子的L层有2个未成对电子，为碳元素和氧元素，原子序数A＜C，所以A为C元素，C为O元素；B的原子序数介于A与C之间，所以B为N元素；
D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，D为Mg元素，D与E同主族，原子序数D＜E，则E为Ca元素；
F³⁺离子M层3d轨道电子为半满状态，则F为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，它们的原子序数依次增大．A、C原子的L层有2个未成对电子，为碳元素和氧元素，原子序数A＜C，所以A为C元素，C为O元素；B的原子序数介于A与C之间，所以B为N元素；
D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，D为Mg元素，D与E同主族，原子序数D＜E，则E为Ca元素；
F³⁺离子M层3d轨道电子为半满状态，则F为Fe元素．
即A为C元素，B为N元素，C为O元素，D为Mg元素，E为Ca元素，F为Fe元素．
（1）F为Fe元素，核内有26个质子，原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，位于d区．
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；d．
（2）A为C元素，B为N元素，C为O元素，同周期元素从左到右元素的第一电离能逐渐减小，则C元素的最小，由于N的2p轨道电子为半充满状态，难以失去电子，第一电离能大于O，所以第一电离能从大到小的顺序为：N＞O＞C．
故答案为：N＞O＞C．
（3）F为Fe元素，M为Mn元素，Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定，而Fe²⁺的3d轨道电子数为6，不是较稳定状态，所以气态Mn²⁺再失去一个电子比气态Fe²⁺再失去一个电子难．
故答案为：Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定，而Fe²⁺的3d轨道电子数为6，不是较稳定状态．
（4）Fe晶体的堆积方式与金属钾相同，金属钾为体心立方结构，则Fe晶胞中Fe原子的配位数为8，；晶胞中F原子的数目为1+8×

1

8

=2．
故答案为：8；2．
（5）H₂C₂为H₂O₂，氧元素电负性很强，H₂O₂分子间存在氢键，所以熔沸点比H₂S高；氧元素电负性很强，H₂O₂分子与水分子可形成氢键，所以与任意比互溶．
故答案为：氧元素电负性很强，H₂O₂分子间存在氢键，所以熔沸点比H₂S高，H₂O₂分子与水分子可形成氢键，所以与任意比互溶．

点评：本题考查了电子排布式的书写、电离能大小的判断、氢键等知识点，难度较大，能根据构造原理书写电子排布式．