《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第二册人教版》

【例题 3】已知 A、B、C、D、E、F 是原子序数依次增大的前四周期元素。其中 A 原子 1s 轨道只有 1 个电子；B 原子第二能层的最高能级不同轨道上都有电子，并且自旋方向相同；C 原子的价层电子排布式是$ns^{n}np^{2n}$；D 原子有三个能层，能量最高的能层上只有一个电子；E 与 D 的最高能层数相同，但其价层电子数等于其能层数；F 的原子序数为 26。请用化学用语或相关叙述按要求回答下列问题。
(1)A 原子的电子式：H·。
(2)B 原子的轨道表示式：。
(3)A、B、C 三种元素的电负性：O＞N＞H。
(4)B、C、D 元素的第一电离能：N＞O＞Na。
(5)已知 E 元素原子逐级失去电子的电离能分别为$578kJ·mol^{-1}$、$1 817kJ·mol^{-1}$、$2 745kJ·mol^{-1}$、$11 575kJ·mol^{-1}$。
①E 元素原子逐级电离能越来越大的原因：Al随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。
②这些数据说明 E 的最高正化合价为+3价。
(6)关于 F 元素：
①位于周期表的d区；
②它的价层电子排布式为'd^{6}4s^{2}$；③气态的 +3 价 F 离子较 +2 价 F 离子再失去一个电子更难，其原因是$Fe^{3 + }$比$Fe^{2 + }$的电荷多，$Fe^{2 + }$的价层电子排布式为"d^{6}$，容易失去一个电子变为$Fe^{3 + }$，达到3d轨道半充满的较稳定状态。

答案： 解析A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素，A原子1s轨道只有1个电子，则A为氢元素;B原子第二能层的最高能级不同轨道上都有电子，并且自旋方向相同，则其价层电子排布式为$2s^{2}2p^{3}$，B为氮元素;C原子的价层电子排布式是$ns^{n}np^{2n}$，即为$2s^{2}2p^{4}$，则C为氧元素;D原子有三个能层，能量最高的能层上只有一个电子，则其为钠元素;E与D的最高能层数相同，但其价层电子数等于其能层数，则其价层电子排布式为$3s^{2}3p^{1}$，E为铝元素;F的原子序数为26，则为铁元素。从而得出A、B、C、D、E、F分别为H、N、O、Na、Al、Fe。
答案
(1)H·
(2)$\begin{matrix} 1s & & 2s & & 2p \\ \uparrow\downarrow & & \uparrow\downarrow & & \uparrow\uparrow\uparrow\uparrow \end{matrix}$
(3)O N H
(4)N O Na
(5)①Al随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多 ②+3
(6)①d ②$3d^{6}4s^{2}$ ③$Fe^{3 + }$比$Fe^{2 + }$的电荷多，$Fe^{2 + }$的价层电子排布式为$3d^{6}$，容易失去一个电子变为$Fe^{3 + }$，达到3d轨道半充满的较稳定状态