已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素.它们的原子序数依次增大.其中A、C原子的L层有2个未成对电子.D与E同主族,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构.F3+离子M层3d轨道电子为半满状态.请根据以上情况,回答下列问题:(答题时,用所对应的元素符号表示)
(1)写出C原子的价层电子排布图______,F位于周期表______区.
(2)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为______.(写元素符号)
(3)F和质子数为25的M的部分电离能数据列于下表
元素 | M | F | |
电离能(kJ•mol-1) | I1 | 717 | 759 |
I2 | 1509 | 1561 | |
I3 | 3248 | 2957 |
(4)晶胞中F原子的配位数为______,若F原子的半径为rcm,则F晶体的密度为______(用含r的表达式表示),该晶胞中原子空间利用率为______.
(5)H2S和C元素的氢化物(分子式为H2C2的主要物理性质比较如下
熔点/K | 沸点/K | 标准状况时在水中的溶解度 | |
H2S | 187 | 202 | 2.6 |
H2C2 | 272 | 423 | 比任意比互溶 |
A、C原子的L层有2个未成对电子,电子排布图分别为
、
,原子序数A小于C,则A为C元素,C为O元素,则B为N元素,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构,D应为Mg元素,D与E同主族,则E应为Ca元素,F3+离子M层3d轨道电子为半满状态,则离子的核外电子数为23,F的原子序数为26,应为Fe元素,则
(1)C为O元素,原子的价层电子排布图为
,F为Fe元素,原子核外含有d电子,位于周期表d区,
故答案为:
;d;
(2)同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势,由于N的2p电子为半充满状态性质稳定,则第一电离能大于O,则有C<O<N,故答案为:C<O<N;
(3)质子数为25的元素为Mn,Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定,则再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难,
故答案为:Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定;
(4)Fe为体心立方堆积,配位数为8,空间利用率为68%,该晶胞含有Fe2+个数为8×
+1=2个,晶胞的质量为1 8
,2×56g 6.02×1023
Fe原子的半径为rcm,由晶胞结构可知,晶体的体积为(
r)3cm3=(4 3 4 3
r)3cm3,3
根据密度=
,可知该离子化合物晶体的密度=质量 体积
g/cm3,112 6.02×1023×( 4 3
r)33
故答案为:8;
g/cm3;68%;112 6.02×1023×( 4 3
r)33
(5)O的电负性较大,形成的氢化物H2O2含有氢键,与水分子可形成氢键,则沸点较高,
故答案为:H2O2分子间存在氢键,与水分子可形成氢键.