Question

【物质结构与性质】
如图1是元素周期表的一部分．表中所列的字母分别代表一种化学元素．

试回答下列问题：
（1）请写出元素D的基态原子电子排布式

 

；
（2）D、E两元素的部分电离能数据列于下表：

元    素		D	E
电离能 /kJ?mol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

比较两元素的I₂、I₃可知，气态D²⁺再失去一个电子比气态E²⁺再失去一个电子难．对此，你的解释是

 

；
（3）A的氢化物的中心原子的杂化形式为

 

；C在空气中燃烧产物的分子构型为

 

，与其互为等电子体的单质的分子式为

 

．
（4）B单质晶体中原子的堆积方式如图2甲所示，其晶胞特征如图2乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图2丙所示．晶胞中B原子的配位数为

 

，一个晶胞中B原子的数目为

 

．

Answer 1

分析：由元素在周期表中的位置可知，A为N、B为Al、C为S、D为Mn、E为Fe，
（1）Mn元素原子核外电子数为25，结合能量最低原理书写；
（2）根据Mn²⁺、Fe²⁺失去的1的电子所处的能级是否为半满、全满稳定状态判断；
（3）A的氢化物是NH₃，计算中心N原子的价层电子对数确定杂化方式；C在空气中燃烧产物是SO₂，计算中心S原子的价层电子对数、孤对电子，确定其空间构型，原子数目相同、价电子总数相同的微粒为等电子体，将S原子换成O原子可得其等电子体单质；
（4）由图可知Al的单质晶体为面心立方最密堆积，以定点Al原子为研究对象，与之最近的Al原子位于面心，每个定点Al原子为12个面共用，据此判断配位数，根据均摊法计算晶胞中Al原子数目．

解答：解：由元素在周期表中的位置可知，A为N、B为Al、C为S、D为Mn、E为Fe，
（1）Mn元素原子核外电子数为25，能量最低原理可知，其原子核外电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；
（2）Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定，能量较低，而Fe²⁺的3d轨道电子排布不是稳定状态，能量相对较高，故Mn²⁺比Fe²⁺更难失去1个电子，
根据Mn²⁺、Fe²⁺失去的1的电子所处的能级是否为半满、全满稳定状态判断；
故答案为：Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定能量较低，而Fe²⁺的3d轨道电子排布不是稳定状态，能量相对较高；
（3）A的氢化物是NH₃，中心N原子的价层电子对数=3+

5×3

2

=4，故N原子杂化方式为sp³；C在空气中燃烧产物是SO₂，中心S原子的价层电子对数=2+

6-2×2

2

=3、含有1对孤对电子，故其其空间构型为V型，原子数目相同、价电子总数相同的微粒为等电子体，将S原子换成O原子可得其等电子体单质O₃，
故答案为：sp³；V型；O₃；
（4）由图可知Al的单质晶体为面心立方最密堆积，以定点Al原子为研究对象，与之最近的Al原子位于面心，每个定点Al原子为12个面共用，故配位数为12，均摊法可知晶胞中Al原子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，
故答案为：12；4．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及元素周期表、核外电子排布、电离能、杂化轨道、分子结构、等电子体、晶胞结构及计算等，难度不大，侧重对基础知识的巩固利用，注意等电子体为原子数目相同、电子总数或价电子总数相同微粒．