Question

19．周期表中前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大．元素A的单质有多种同素异形体，其中一种是天然存在的最坚硬的固体；元素C的原子最外层电子数是其内层的3倍；基态D原子的价电子排布为（n+1）dⁿ（n+2）sⁿ；基态E²⁺的3d轨道中有5个电子．
请回答下列问题：
（1）E基态原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，B、C两种元素第一电离能较大的
是N（填元素符号），BC₃^-的空间构型是平面三角形．
（2）A和B的最简单氢化物中沸点较高的是NH₃（填化学式），B的某种氢化物中含有3个σ键和1个π键的分子的电子式是．
（3）由C、D、E三种元素组成的某化合物晶胞结构如右图所示，D⁴⁺的配位数是6，该化合物的化学式为MnO•TiO₂．
（4）常温下E的氧化物EO₂与硫酸亚铁在酸性条件下反应可得E²⁺，则该反应的离子方程式为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的原子序数依次增大．元素A的单质有多种同素异形体，其中一种是天然存在的最坚硬的固体，则A为碳元素；元素C的原子最外层电子数是其内层的3倍，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素；B的原子序数介于氮、氧之间，故B为N元素；基态D原子的价电子排布为（n+1）dⁿ（n+2）sⁿ，可知n=2，故D为Ti；基态E²⁺的3d轨道中有5个电子，E原子外围电子排布式为3d⁵4s²，则E为Mn．

解答 解：周期表中前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大．元素A的单质有多种同素异形体，其中一种是天然存在的最坚硬的固体，则A为碳元素；元素C的原子最外层电子数是其内层的3倍，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素；B的原子序数介于氮、氧之间，故B为N元素；基态D原子的价电子排布为（n+1）dⁿ（n+2）sⁿ，可知n=2，故D为Ti；基态E²⁺的3d轨道中有5个电子，E原子外围电子排布式为3d⁵4s²，则E为Mn．
（1）E为Mn，E基态原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，N元素原子2p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于氧元素的，NO₃^-中N原子孤电子对数=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，故其空间构型是平面三角形，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；N；平面三角形；
（2）A和B的最简单氢化物分别为CH₄、NH₃，NH₃分子之间形成氢键，沸点高于甲烷的，氮元素的某种氢化物中含有3个σ键和1个π键的分子的电子式是：，
故答案为：NH₃；；
（3）由C、D、E三种元素组成的某化合物
由晶胞结构可知，D⁴⁺的配位数是6，为棱中心的6个C^2-，晶胞中Mn原子数目为1，Ti原子数目8×$\frac{1}{8}$=1，O原子数目为12×$\frac{1}{4}$=3，该化合物的化学式为MnO•TiO₂，
故答案为：MnO•TiO₂；
（4）常温下MnO₂与硫酸亚铁在酸性条件下反应可得Mn²⁺，亚铁离子被氧化生成Fe³⁺，则该反应的离子方程式为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化方式与空间构型、氢键、晶胞计算与计算、氧化还原反应等，注意同周期主族元素中第一电离能异常情况，掌握均摊法进行晶胞的有关计算．