Question

【物質結構與性質】
如圖1是元素周期表的一部分．表中所列的字母分別代表一種化學元素．

試回答下列問題：
（1）請寫出元素D的基態原子電子排布式

 

；
（2）D、E兩元素的部分電離能數據列于下表：

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

比較兩元素的I₂、I₃可知，氣態D²⁺再失去一個電子比氣態E²⁺再失去一個電子難．對此，你的解釋是

 

；
（3）A的氫化物的中心原子的雜化形式為

 

；C在空氣中燃燒產物的分子構型為

 

，與其互為等電子體的單質的分子式為

 

．
（4）B單質晶體中原子的堆積方式如圖2甲所示，其晶胞特征如圖2乙所示，原子之間相互位置關系的平面圖如圖2丙所示．晶胞中B原子的配位數為

 

，一個晶胞中B原子的數目為

 

．

Answer 1

分析：由元素在周期表中的位置可知，A為N、B為Al、C為S、D為Mn、E為Fe，
（1）Mn元素原子核外電子數為25，結合能量最低原理書寫；
（2）根據Mn²⁺、Fe²⁺失去的1的電子所處的能級是否為半滿、全滿穩定狀態判斷；
（3）A的氫化物是NH₃，計算中心N原子的價層電子對數確定雜化方式；C在空氣中燃燒產物是SO₂，計算中心S原子的價層電子對數、孤對電子，確定其空間構型，原子數目相同、價電子總數相同的微粒為等電子體，將S原子換成O原子可得其等電子體單質；
（4）由圖可知Al的單質晶體為面心立方最密堆積，以定點Al原子為研究對象，與之最近的Al原子位于面心，每個定點Al原子為12個面共用，據此判斷配位數，根據均攤法計算晶胞中Al原子數目．

解答：解：由元素在周期表中的位置可知，A為N、B為Al、C為S、D為Mn、E為Fe，
（1）Mn元素原子核外電子數為25，能量最低原理可知，其原子核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；
（2）Mn²⁺的3d軌道電子排布為半滿狀態較穩定，能量較低，而Fe²⁺的3d軌道電子排布不是穩定狀態，能量相對較高，故Mn²⁺比Fe²⁺更難失去1個電子，
根據Mn²⁺、Fe²⁺失去的1的電子所處的能級是否為半滿、全滿穩定狀態判斷；
故答案為：Mn²⁺的3d軌道電子排布為半滿狀態較穩定能量較低，而Fe²⁺的3d軌道電子排布不是穩定狀態，能量相對較高；
（3）A的氫化物是NH₃，中心N原子的價層電子對數=3+

5×3

2

=4，故N原子雜化方式為sp³；C在空氣中燃燒產物是SO₂，中心S原子的價層電子對數=2+

6-2×2

2

=3、含有1對孤對電子，故其其空間構型為V型，原子數目相同、價電子總數相同的微粒為等電子體，將S原子換成O原子可得其等電子體單質O₃，
故答案為：sp³；V型；O₃；
（4）由圖可知Al的單質晶體為面心立方最密堆積，以定點Al原子為研究對象，與之最近的Al原子位于面心，每個定點Al原子為12個面共用，故配位數為12，均攤法可知晶胞中Al原子數目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，
故答案為：12；4．

點評：本題考查物質結構與性質，涉及元素周期表、核外電子排布、電離能、雜化軌道、分子結構、等電子體、晶胞結構及計算等，難度不大，側重對基礎知識的鞏固利用，注意等電子體為原子數目相同、電子總數或價電子總數相同微粒．