Question

18．（1）Na、Cu、Al、O、C、H是常見的六種元素．
①Al位于元素周期表第三周期第Ⅲ_A族；Cu的基態原子價電子排布式為3d¹⁰4s¹．
②用“＞”或“＜”填空：

第一電離能	離子半徑	沸點
Na＜Al	O2-＞Na+	CH4＜H2O

（2）Ti、Fe、Cr、Mn等均為過渡元素，在生產生活中起著不可替代的重要作用，對其單質和化合物的應用研究是目前科學研究的前沿之一．請回答下列問題：
①Cr元素（核電荷數為24）的基態原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，這一排布方式符合能量最低原理及洪特規則（填原理或規則），比較Fe和 Mn的各級電離能后發現，氣態Mn²⁺再失去一個電子比氣態Fe²⁺再失去一個電子難（填“難”或“易”）．
②過渡元素有著與主族元素不同的價電子構型，其中外圍電子構型為4f⁷5d¹6s²的元素在周期表中處在ⅢB族，該族元素共有32種．
（3）磷單質及其化合物在工業生產巾有著廣泛的應用．向磷可用于制備高純度的磷酸（磷酸結構簡式為 ），三聚磷酸鈉是常用的水處理劑，次磷酸鈉（NaH₂PO₂）可用于化學鍍鎳等等．完成下列填空：
①NaH₂PO₂中涉及到四種元素，它們的原子半徑由小到大的順序為H＜O＜P＜Na（填元素符號）．
②氧原子核外有3種不同能量的電子．
③次磷酸（H₃PO₂）是一種精細磷化工產品，具有較強還原性．NaH₂PO₂為正鹽（填“正鹽”或“酸式鹽”）；次磷酸鈉（NaH₂PO₂）可用于化學鍍鎳．化學鍍鎳的溶液中含有Ni²⁺和H₂PO₂^-，在一定條件下能發生如下反應生成Ni和H₂PO₃^-，寫出上述反應離子方程式H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺
（4）如圖曲線表示部分短周期元素的原子序數（按遞增順序排列）和其常見單質沸點的關系．其中A點表示的單質是F₂ （填化學式）．

Answer 1

分析 （1）①Al的核外電子數為13，原子有3個電子層，價層電子數為3，據此可以知道在周期表中位置；Cu的核外電子數為29，原子有4個電子層，價層電子數為11；
②同周期從左到右第一電離能逐漸增大，同周期第ⅡA和第ⅤA主族比相鄰的都要大；電子層越多原子半徑越大，電子層相同時原子序數越大，離子半徑越小；CH₄ 和
H₂O沸點的比較，由于H₂O間存在著分子間氫鍵所以水分子的沸點高；
（2）①根據能量最低原理及洪特規則特例書寫；軌道上的電子處于全滿、半滿、全空時最穩定，電子不容易失去；②根據外圍電子排布分析；
（3）NaH₂PO₂中涉及到四種元素為Na、H、P和O，原子的電子層數越多，原子半徑越大，若電子層相同，核電荷數越大，原子半徑越小；
（2）根據氧原子核外含有的能級數進行判斷；（4）①H₃PO₂是一元中強酸，則NaH₂PO₂為正鹽，酸根離子在水溶液里水解導致溶液呈堿性；
②根據氧化還原反應中化合價變化及質量守恒定律判斷反應物和生成物，并配平反應方程式、判斷還原產物．
（4）圖中曲線表示8種元素的原子序數（按遞增順序連續排列）和單質沸點的關系，A以及前面的2種單質的沸點都低于0℃，則連續3種均為氣體單質，根據周期表分析．

解答 解：（1）①因為Al的核外電子數為13，原子有3個電子層，價層電子數為3，所以Al位于元素周期表的第三周期第Ⅲ_A族；Cu的核外電子數為29，原子有4個電子層，價層電子數為11，所以Cu的基態原子價電子排布式為3d¹⁰4s¹，故答案為：三、Ⅲ_A、3d¹⁰4s¹；
②同周期從左到右第一電離能逐漸增大，所以第一電離能Na＜Al；電子層越多半徑越大，電子層相同時原子序數越大，離子半徑越小，則離子半徑O^2-＞Na⁺；由于H₂O間存在著分子間氫鍵所以水分子的沸點高；故答案為：＜、＞、＜；
（2）①根據能量最低原理及洪特規則特例，可知Cr元素基態原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
錳元素的3d能級和4s能級上的電子都是價電子，Mn元素基態原子的價電子排布式為3d⁵4s²，由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉化為不穩定的3d⁴狀態需要的能量較多；而Fe²⁺轉化為Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶轉化為穩定的3d⁵半充滿較穩定狀態，需要的能量相對要少，
 故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；能量最低原理及洪特規則；難；
②根據外圍電子構型為4f⁷5d¹6s²，則元素在周期表中處在ⅢB族，該族元素共有32，故答案為：ⅢB；32；
（3）①NaH₂PO₂中含有的元素中，H原子電子層最少，原子半徑最小，其次是氧原子的原子半徑，鈉原子和磷原子都含有三個電子層，磷原子的核電荷數大于鈉原子，所以磷原子的原子半徑小于鈉原子，所以它們的原子半徑關系為H＜O＜P＜Na，故答案為：H＜O＜P＜Na；
②共有1s 2s 2p 3個能級，所以氧原子共有3種能量不同的電子，故答案為：3；
③H₃PO₂是一元中強酸，則NaH₂PO₂為正鹽；由氧化還原反應中化合價升降相等進行配平：鎳元素的化合價降低了2價，磷元素的化合價升高的2價，所以根據原子守恒結合電荷守恒可得配平的方程式為：H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺，故答案為：正鹽；H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺；
（4）圖中曲線表示8種元素的原子序數（按遞增順序連續排列）和單質沸點的關系，A以及前面的2種單質的沸點都低于0℃，則連續3種均為氣體單質，在周期表中，連續出現氣體單質的為第二周期的N、O、F，所以A為第三種氣體單質，則為F₂，故答案為：F₂．

點評 本題考查了物質結構與性質的有關知識、粒子半徑、第一電離能、電負性大小比較，同主族元素性質遞變規律與原子結構的關系，題目難度中等，試題涉及的內容較多，題量較大，充分考查了學生對學生知識的掌握情況．