Question

18．（1）Na、Cu、Al、O、C、H是常見(jiàn)的六種元素．
①Al位于元素周期表第三周期第Ⅲ_A族；Cu的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹．
②用“＞”或“＜”填空：

第一電離能	離子半徑	沸點(diǎn)
Na＜Al	O2-＞Na+	CH4＜H2O

（2）Ti、Fe、Cr、Mn等均為過(guò)渡元素，在生產(chǎn)生活中起著不可替代的重要作用，對(duì)其單質(zhì)和化合物的應(yīng)用研究是目前科學(xué)研究的前沿之一．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①Cr元素（核電荷數(shù)為24）的基態(tài)原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，這一排布方式符合能量最低原理及洪特規(guī)則（填原理或規(guī)則），比較Fe和 Mn的各級(jí)電離能后發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難（填“難”或“易”）．
②過(guò)渡元素有著與主族元素不同的價(jià)電子構(gòu)型，其中外圍電子構(gòu)型為4f⁷5d¹6s²的元素在周期表中處在ⅢB族，該族元素共有32種．
（3）磷單質(zhì)及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)巾有著廣泛的應(yīng)用．向磷可用于制備高純度的磷酸（磷酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ），三聚磷酸鈉是常用的水處理劑，次磷酸鈉（NaH₂PO₂）可用于化學(xué)鍍鎳等等．完成下列填空：
①NaH₂PO₂中涉及到四種元素，它們的原子半徑由小到大的順序?yàn)镠＜O＜P＜Na（填元素符號(hào)）．
②氧原子核外有3種不同能量的電子．
③次磷酸（H₃PO₂）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性．NaH₂PO₂為正鹽（填“正鹽”或“酸式鹽”）；次磷酸鈉（NaH₂PO₂）可用于化學(xué)鍍鎳．化學(xué)鍍鎳的溶液中含有Ni²⁺和H₂PO₂^-，在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng)生成Ni和H₂PO₃^-，寫(xiě)出上述反應(yīng)離子方程式H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺
（4）如圖曲線表示部分短周期元素的原子序數(shù)（按遞增順序排列）和其常見(jiàn)單質(zhì)沸點(diǎn)的關(guān)系．其中A點(diǎn)表示的單質(zhì)是F₂ （填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）①Al的核外電子數(shù)為13，原子有3個(gè)電子層，價(jià)層電子數(shù)為3，據(jù)此可以知道在周期表中位置；Cu的核外電子數(shù)為29，原子有4個(gè)電子層，價(jià)層電子數(shù)為11；
②同周期從左到右第一電離能逐漸增大，同周期第ⅡA和第ⅤA主族比相鄰的都要大；電子層越多原子半徑越大，電子層相同時(shí)原子序數(shù)越大，離子半徑越小；CH₄ 和
H₂O沸點(diǎn)的比較，由于H₂O間存在著分子間氫鍵所以水分子的沸點(diǎn)高；
（2）①根據(jù)能量最低原理及洪特規(guī)則特例書(shū)寫(xiě)；軌道上的電子處于全滿、半滿、全空時(shí)最穩(wěn)定，電子不容易失去；②根據(jù)外圍電子排布分析；
（3）NaH₂PO₂中涉及到四種元素為Na、H、P和O，原子的電子層數(shù)越多，原子半徑越大，若電子層相同，核電荷數(shù)越大，原子半徑越小；
（2）根據(jù)氧原子核外含有的能級(jí)數(shù)進(jìn)行判斷；（4）①H₃PO₂是一元中強(qiáng)酸，則NaH₂PO₂為正鹽，酸根離子在水溶液里水解導(dǎo)致溶液呈堿性；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)變化及質(zhì)量守恒定律判斷反應(yīng)物和生成物，并配平反應(yīng)方程式、判斷還原產(chǎn)物．
（4）圖中曲線表示8種元素的原子序數(shù)（按遞增順序連續(xù)排列）和單質(zhì)沸點(diǎn)的關(guān)系，A以及前面的2種單質(zhì)的沸點(diǎn)都低于0℃，則連續(xù)3種均為氣體單質(zhì)，根據(jù)周期表分析．

解答 解：（1）①因?yàn)锳l的核外電子數(shù)為13，原子有3個(gè)電子層，價(jià)層電子數(shù)為3，所以Al位于元素周期表的第三周期第Ⅲ_A族；Cu的核外電子數(shù)為29，原子有4個(gè)電子層，價(jià)層電子數(shù)為11，所以Cu的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹，故答案為：三、Ⅲ_A、3d¹⁰4s¹；
②同周期從左到右第一電離能逐漸增大，所以第一電離能Na＜Al；電子層越多半徑越大，電子層相同時(shí)原子序數(shù)越大，離子半徑越小，則離子半徑O^2-＞Na⁺；由于H₂O間存在著分子間氫鍵所以水分子的沸點(diǎn)高；故答案為：＜、＞、＜；
（2）①根據(jù)能量最低原理及洪特規(guī)則特例，可知Cr元素基態(tài)原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
錳元素的3d能級(jí)和4s能級(jí)上的電子都是價(jià)電子，Mn元素基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d⁵4s²，由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的3d⁵半充滿較穩(wěn)定狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少，
 故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；能量最低原理及洪特規(guī)則；難；
②根據(jù)外圍電子構(gòu)型為4f⁷5d¹6s²，則元素在周期表中處在ⅢB族，該族元素共有32，故答案為：ⅢB；32；
（3）①NaH₂PO₂中含有的元素中，H原子電子層最少，原子半徑最小，其次是氧原子的原子半徑，鈉原子和磷原子都含有三個(gè)電子層，磷原子的核電荷數(shù)大于鈉原子，所以磷原子的原子半徑小于鈉原子，所以它們的原子半徑關(guān)系為H＜O＜P＜Na，故答案為：H＜O＜P＜Na；
②共有1s 2s 2p 3個(gè)能級(jí)，所以氧原子共有3種能量不同的電子，故答案為：3；
③H₃PO₂是一元中強(qiáng)酸，則NaH₂PO₂為正鹽；由氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)升降相等進(jìn)行配平：鎳元素的化合價(jià)降低了2價(jià)，磷元素的化合價(jià)升高的2價(jià)，所以根據(jù)原子守恒結(jié)合電荷守恒可得配平的方程式為：H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺，故答案為：正鹽；H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺；
（4）圖中曲線表示8種元素的原子序數(shù)（按遞增順序連續(xù)排列）和單質(zhì)沸點(diǎn)的關(guān)系，A以及前面的2種單質(zhì)的沸點(diǎn)都低于0℃，則連續(xù)3種均為氣體單質(zhì)，在周期表中，連續(xù)出現(xiàn)氣體單質(zhì)的為第二周期的N、O、F，所以A為第三種氣體單質(zhì)，則為F₂，故答案為：F₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的有關(guān)知識(shí)、粒子半徑、第一電離能、電負(fù)性大小比較，同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，題目難度中等，試題涉及的內(nèi)容較多，題量較大，充分考查了學(xué)生對(duì)學(xué)生知識(shí)的掌握情況．