Question

9．已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大．A的一种单质是自然界硬度最大的物质，B是地壳中含量最多的元素，C的单质能从B的一种氢化物中置换出B的一种单质，D是人体骨骼中的常见元素，D的氢氧化物常用来检验A和B形成的一种化合物，F的原子序数比E大1，F是Ⅷ族元素中原子序数最小的一种元素．
（1）E的基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，比较F和 E的各级电离能后发现，气态E²再失去一个电子比气态F²⁺再失去一个电子难，其原因是Mn²⁺的电子排布成半充满状态，相对于Fe²⁺较为稳定．
（2）写出 DA₂的电子式．
（3）DC₂的一个晶胞如右图所示，则图中实心球表示D还是C？答：Ca（填元素名称）．该晶体的密度为a g/cm³，则晶胞的体积是$\frac{78×4}{a{N}_{A}}$cm（只要求列出算式）．
（4）AB₃^2-离子的空间立体构型为平面正三角形，AB气体在配合物中常作为配体，如近年来开始使用的一种新型汽油防震剂F（AB）₅，该化合物中F元素的化合价为0．

Answer 1

分析 A的一种单质是自然界硬度最大的物质是金刚石，所以A是碳元素，B是地壳中含量最多的元素是氧元素，C的单质能从B的一种氢化物中置换出B的一种单质，是氟气与水反应生成氧气，所以C是氟，D是人体骨骼中的常见元素是钙，D的氢氧化物常用来检验A和B形成的一种化合物二氧化碳，F的原子序数比E大1，F是Ⅷ族元素中原子序数最小的一种元素是铁，所以E是锰，所以A是C、B是O、C是F、D是Ca、E是Mn、F是Fe，由此分析解答．

解答 解：（1）Mn的基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；因为Mn²⁺的电子排布是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，成半充满状态，而Fe²⁺的电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，不稳定，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；Mn²⁺的电子排布成半充满状态，相对于Fe²⁺较为稳定；
（2）DA₂是CaC₂，电子式为：，故答案为：；
（3）由化合物CaF₂的晶胞结构可知，晶胞中含有实心球数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，而含有空心球的数目为8，所以实心球是钙，空心球是氟，故晶胞的质量为4×$\frac{78}{{N}_{A}}$g，该离子化合物晶体的密度为a g/cm³，则晶胞的体积=$\frac{\frac{4×78}{{N}_{A}}g}{ag/c{m}^{3}}$=$\frac{78×4}{a{N}_{A}}$cm³，故答案为：Ca；$\frac{78×4}{a{N}_{A}}$；
（4）CO₃^2-中C原子的价层电子对数=3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=3，C原子孤对电子对数=$\frac{4+2-2×3}{2}$=0，CO₃^2-为平面三角形，CO为中性配体，所以铁的化合价为0，故答案为：平面正三角形；0．

点评 本题综合查物质结构与性质，推断元素是解题的关键，涉及核外电子排布规律、分子结构、晶胞计算等，难度中等，（3）掌握均摊法进行晶胞的有关计算．