Question

19．周期表中前四周期元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大．元素A的單質有多種同素異形體，其中一種是天然存在的最堅硬的固體；元素C的原子最外層電子數是其內層的3倍；基態(tài)D原子的價電子排布為（n+1）dⁿ（n+2）sⁿ；基態(tài)E²⁺的3d軌道中有5個電子．
請回答下列問題：
（1）E基態(tài)原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，B、C兩種元素第一電離能較大的
是N（填元素符號），BC₃^-的空間構型是平面三角形．
（2）A和B的最簡單氫化物中沸點較高的是NH₃（填化學式），B的某種氫化物中含有3個σ鍵和1個π鍵的分子的電子式是．
（3）由C、D、E三種元素組成的某化合物晶胞結構如右圖所示，D⁴⁺的配位數是6，該化合物的化學式為MnO•TiO₂．
（4）常溫下E的氧化物EO₂與硫酸亞鐵在酸性條件下反應可得E²⁺，則該反應的離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 周期表中前四周期元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大．元素A的單質有多種同素異形體，其中一種是天然存在的最堅硬的固體，則A為碳元素；元素C的原子最外層電子數是其內層的3倍，最外層電子數不超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故C為O元素；B的原子序數介于氮、氧之間，故B為N元素；基態(tài)D原子的價電子排布為（n+1）dⁿ（n+2）sⁿ，可知n=2，故D為Ti；基態(tài)E²⁺的3d軌道中有5個電子，E原子外圍電子排布式為3d⁵4s²，則E為Mn．

解答 解：周期表中前四周期元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大．元素A的單質有多種同素異形體，其中一種是天然存在的最堅硬的固體，則A為碳元素；元素C的原子最外層電子數是其內層的3倍，最外層電子數不超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故C為O元素；B的原子序數介于氮、氧之間，故B為N元素；基態(tài)D原子的價電子排布為（n+1）dⁿ（n+2）sⁿ，可知n=2，故D為Ti；基態(tài)E²⁺的3d軌道中有5個電子，E原子外圍電子排布式為3d⁵4s²，則E為Mn．
（1）E為Mn，E基態(tài)原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，N元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于氧元素的，NO₃^-中N原子孤電子對數=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，價層電子對數=3+0=3，故其空間構型是平面三角形，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；N；平面三角形；
（2）A和B的最簡單氫化物分別為CH₄、NH₃，NH₃分子之間形成氫鍵，沸點高于甲烷的，氮元素的某種氫化物中含有3個σ鍵和1個π鍵的分子的電子式是：，
故答案為：NH₃；；
（3）由C、D、E三種元素組成的某化合物
由晶胞結構可知，D⁴⁺的配位數是6，為棱中心的6個C^2-，晶胞中Mn原子數目為1，Ti原子數目8×$\frac{1}{8}$=1，O原子數目為12×$\frac{1}{4}$=3，該化合物的化學式為MnO•TiO₂，
故答案為：MnO•TiO₂；
（4）常溫下MnO₂與硫酸亞鐵在酸性條件下反應可得Mn²⁺，亞鐵離子被氧化生成Fe³⁺，則該反應的離子方程式為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式與空間構型、氫鍵、晶胞計算與計算、氧化還原反應等，注意同周期主族元素中第一電離能異常情況，掌握均攤法進行晶胞的有關計算．