Question

7．已知A、B、C、D、E、F、G、H、I為元素周期表中原子序數依次增大的前四周期元素，A原子的最外層中p軌道上的電子數等于前一電子層電子總數；A、B、C、D；E、F與G分別位于同一周期．C原子L層上有2對成電子，D、E、F的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種E₃FD₆型離子晶體X，EG、HC為電子數相同的離子晶體．I原子M層為全充滿狀態，且核外的未成對電子只有一個．請根據以上情況，回答下列問題：（答題時，用對應的元素符號表示）
（1）寫出C元素的基態原子價電子排布圖；H離子電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；I位于周期表ds區；D在周期表中的位置第二周期ⅤⅡA族
（2）G元素的原子核外有17種運動狀態不同的電子；有1個未成對電子；能量最高的電子，其電子云在空間有3個伸展方向，原子軌道呈啞鈴形．基態A原子的價層電子排布圖為，不符合能量最低原理原理．
（3）A、B、C、D四種元素的電離能由大到小的順序F＞N＞O＞C
（4）根據電負性請判斷H₂N-CHO中C和N的化合價分別為+2 和-3
（5）含有元素E的鹽的焰色反應為黃色，許多金屬鹽都可以發生焰色反應，其原因是當基態原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發態原子．電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，以光的形式釋放能量
（6）分別寫出與AC₂互為等電子體的一種分子和一種離子的化學式N₂O（或CS₂）、CNO^-（N₃^-或SCN^-）．

Answer 1

分析 A原子的最外層中p軌道上的電子數等于前一電子層電子總數，則A為C元素；C原子L層上有2對成對電子，則C為O元素；A、B、C、D原子序數依次增大，所以B為N元素，C、D位于同一周期，則D為F元素；D、E、F的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種E₃FD₆型離子晶體X，D為F元素，則E、F的簡單離子核外電子總數為10，E的化合價只能為+1，則F的化合價為+3價，則E為Na元素、F為Al元素；E、F與G位于同一周期，且能夠形成離子化合物EG，E為Na元素，則G為Cl元素；GD為NaCl，含有28g電子，則HC含有28個電子，F為F，氟原子含有9電子，則H原子的核外電子總數為28-9=19，故H為K元素；I的原子序數大于H（K），則I處于第四周期，I原子M層為全充滿狀態，且核外的未成對電子只有一個，則I的價電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故I為Cu元素，據此進行解答．

解答 解：A原子的最外層中p軌道上的電子數等于前一電子層電子總數，則A為C元素；C原子L層上有2對成對電子，則C為O元素；A、B、C、D原子序數依次增大，所以B為N元素，C、D位于同一周期，則D為F元素；D、E、F的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種E₃FD₆型離子晶體X，D為F元素，則E、F的簡單離子核外電子總數為10，E的化合價只能為+1，則F的化合價為+3價，則E為Na元素、F為Al元素；E、F與G位于同一周期，且能夠形成離子化合物EG，E為Na元素，則G為Cl元素；GD為NaCl，含有28g電子，則HC含有28個電子，F為F，氟原子含有9電子，則H原子的核外電子總數為28-9=19，故H為K元素；I的原子序數大于H（K），則I處于第四周期，I原子M層為全充滿狀態，且核外的未成對電子只有一個，則I的價電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故I為Cu元素，
（1）C為O元素，氧原子的核外電子總數為8，其基態原子價電子排布圖為：；H為K元素，鉀離子的核外電子總數為18，鉀離子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；I為Cu元素，其原子序數為29，位于周期表中的ds區；D為F元素，其原子序數為9，在周期表中的位置為：第二周期ⅤⅡA族，
故答案為：； 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；ds；第二周期ⅤⅡA族；
（2）G為Cl元素，氯原子的核電荷數為17，其原子核外有17種運動狀態不同的電子，最外層為7個電子，所以有1個未成對電子；能量最高的電子為3p軌道的電子，其電子云在空間有x、y、z3個個伸展方向，
根據能量最低原理，2s軌道的能量低于2p軌道，所以電子先排滿2s軌道，才能排2p軌道，所以該電子排布式違背了能量最低原理，
故答案為：17；1；3；啞鈴；能量最低原理；
（3）A、B、C、D分別為C、N、O、F，根據元素周期律，同周期元素從左向右，第一電離逐漸增大，但第ⅡA族和第ⅤA族由于最外層處于全滿和半滿狀態，第一電離能高于相鄰族的元素，在同一主族中，從上向下第一電離能逐漸減小，所以它們的第一電離能順序為F＞N＞O＞C，
故答案為：F＞N＞O＞C；
（4）由于電負性：O＞N＞C＞H，則H₂N-CHO分子中，O為-2價、H為+1價，則C元素的化合價為：-（-1-2+1）=+2；N的化合價為：-（+2+1）=-3價，
故答案為：+2；-3；
（5）E為鈉元素，所以E的鹽的焰色反應為黃色，金屬鹽可以發生焰色反應的原因是當基態原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發態原子．電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，以光的形式釋放能量，
故答案為：黃；當基態原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發態原子．電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，以光的形式釋放能量；
（6）二氧化碳分子中含有3個原子、22個電子，與CO₂互為等電子體的分子為N₂O（或CS₂），離子為：CNO^-（或N₃^-），故答案為：N₂O（或CS₂）；CNO^-（或N₃^-）．

點評 本題是對物質結構的考查，題目難度中等，涉及電子式、核外電子排布式、等電子體等知識，需要學生具備扎實的基礎，注意熟練掌握原子結構與元素周期表、元素周期律的關系，試題培養了學生靈活應用基礎知識的能力．