Question

【题目】A、B、C、D、E、F、G是元素周期表前四周期中常见的七种元素，其原子序数依次增大，其相关信息如下表：

元素	相关信息
A	A的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等
B	B原子基态时s电子与p电子数目相同
C	C在组成化合物时没有正价
D	常温常压下，D单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积
E	E和D同周期，E的电负性大于D
F	F原子基态时未成对电子数是同周期中最多的
G	G的一种核素的质量数为63，中子数为34

(1)AB32－的立体构型为________，其中A的杂化轨道类型是_________________________；

(2)A22－与B22+互为等电子体，则B22+的电子式可表示为______________，1molB22+中含有共用电子对的数目为_____________；

(3)AD2是一种常用的溶剂，AD2的分子中存在___个π键。表中C、D、E三种元素分别与氢形成的共价键中，键长最大的是________(用具体元素符号组成的化学键表示)。

(4)下列有关A2H2的说法正确的是_____。

A．分子中所有原子都满足8电子稳定结构 B．每个分子中σ键和π键数目之比为2:3

C．它是由极性键和非极性键构成的分子 D．分子的空间构型为直线形

(5)写出G元素的原子核外电子排布式___________；工业上常通过在空气中煅烧G的低价含硫矿获得G单质，请写出该反应的方程式_____________________________；若往含有G2+的溶液中加过量氢氧化钠溶液，可生成Na2[G(OH)4]溶液，Na2[G(OH)4]具有的化学键类型有________。

A．离子键 B．极性共价键 C．非极性共价键 D．配位键

(6)表中F元素与Mn、Fe在工业上统称“黑色金属”，Mn、Fe 均为第 4 周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据列于下表：

元素		Mn	Fe
电离能/kJmol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	4048	2957

F元素为_____(填写元素名称)；请写出基态 Mn2+的价电子轨道排布图____________________，比较两元素的 I2、 I3可知，气态 Mn2+再失去 1个电子比气态 Fe2+再失去 1个电子难，请解释原因__________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 平面三角形； sp2 略 3NA 2 H－S CD 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 Cu2S + O2 = 2Cu + SO2 ABD 铬 略 由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量较少，更易进行

【解析】分析：根据题干提供的表格信息推断出A、B、C、D、E、F、G七种元素，分别是：C、O、F、S、Cl、Cr、Cu；（1）根据价层电子对互斥理论推导出CO32-的空间构型是平面三角形，C原子杂化轨道类型SP2杂化；（2）根据等电子体的原理，画出O22+的电子式，其含有的电子对数是3NA；（3）CS2的结构式是：S=C=S，结构中含有2个π键，根据原子半径和非金属性比较HF、H2S、HCl中H-S的键长最长；

（4）根据C2H2的结构分析判断CD是正确的；（5）根据元素守恒和得失电子守恒写出煅烧Cu2S生成Cu的化学方程式：Cu2S + O2 = 2Cu + SO2；根据化学键类型判断Na2[Cu(OH)4]含有离子键、极性键、配位键；（6）根据前面的推断，F元素是铬元素；Mn的核电荷数是25， Mn2+的价电子轨道排布图；根据表中的数据，解释气态 Mn2+再失去 1个电子比气态 Fe2+再失去 1个电子难的原因是：3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量较少，更易进行。

详解：根据题干提供的表格信息：A的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等，即1s22s22p2，A是碳元素；B原子基态时s电子与p电子数目相同，即：1s22s22p4，B元素是氧元素；C在组成化合物时没有正价，说明C的非金属性最强，C是氟元素；常温常压下，D单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积，D是硫；E和D同周期，E是第三周期，E的电负性大于D，E是氯元素；F的原子序数比氯大，F是第四周期元素，F原子基态时未成对电子数是同周期中最多，F的价电子构型是3d54s1，F是Cr元素；G的一种核素的质量数为63，中子数为34，质子数是29，所以G是Cu元素；所以A、B、C、D、E、F、G七种元素，分别是：C、O、F、S、Cl、Cr、Cu；

（1）根据价层电子对互斥理论：CO32-价层电子对数=（4+0×3）/2=3，所以CO32-的空间构型是平面三角形；CO32-的空间构型是平面三角形，中心原子C原子杂化轨道类型SP2杂化；正确答案：平面三角形；SP2；

（2）根据等电子体的原理：原子个数相同、价电子数相同，等电子体的微粒结构相同，O22+与C22-、N2是等电子体，其电子式：，从电子式可知：其含有的电子对数是3对，所以1molO22+含有的电子对数是3NA；正确答案：；3NA；

（3）CS2的结构式是：S=C=S，结构中含有2个π键；F、S、Cl中，Cl元素和S元素同周期，从左向右原子半径逐渐减小，所以S﹥Cl，F原子两个电子层，S、Cl原子有三个电子层，所以原子半径：S﹥Cl﹥F，在H-F、H-S、H-Cl中，H-S的键长最长，正确答案：H-S

（4）C2H2的结构H-C≡C-H，C原子满足8电子结构，H原子不满足，A选项错误；在H-C≡C-H结构中，有3个σ键和2π键数，B选项错误；C-C之间是非极性键，C-H之间是极性键，C选项正确；C2H2分子中，C原子是SP杂化，所以C2H2分子构型是直线形，D选项正确，正确答案:CD ；

（5）Cu的核电荷数是29，所以Cu原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d1041；根据元素守恒和得失电子守恒:煅烧Cu2S生成Cu的化学方程式：Cu2S + O2 2Cu + SO2； 在Na2[Cu(OH)4]结构中，Na+与[Cu(OH)4]2-是离子键，O-H是极性键，Cu离子与O原子是配位键，所以Na2[Cu(OH)4]中含离子键、极性键、配位键，正确答案：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；Cu2S + O2 2Cu + SO2；离子键、极性键、配位键；

（6）根据前面的推断，F元素是铬元素；Mn的核电荷数是25， Mn2+的价电子轨道排布图；气态 Mn2+最外层是3s23P63d5，3d轨道处于半充满稳定状态，很难再失去1个电子；Fe2+最外层是3s23p63d6，很容易失去3d上的1个电子，变成3d5的半充满稳定状态，所以气态 Mn2+再失去 1个电子比气态 Fe2+再失去 1个电子难的原因是：3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量较少，更易进行，正确答案：铬；；由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量较少，更易进行。