Question

已知：A、B、C、D、E、F都是周期表中前4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。F^3＋的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：

(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为____(用元素符号表示)。

(2)D元素的原子核外共有___种不同能量的电子、____种不同运动状态的电子，D和E的碳酸盐高温易分解，则D的碳酸盐热分解温度___E的碳酸盐热分解温度(填>、=或< )，判断理由____。

(3)写出F的基态原子的外围电子排布式：____。

(4)F和X(质子数为25)两元素的部分电离能数据列于下表：

元素	X	F
电离能/kJ·mol^-1	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

比较两元素的I₂、I₃可知，气态X²⁺再失去一个电子比气态F²⁺再失去一个电子难。对此，你的解释是_____。

Answer

C＜O＜N 4 12 ＜ Mg2+和Ca2+电荷数相同，r(Mg2+)＜r(Ca2+)，阳离子半径越小，对碳酸根中氧离子的引力越大，分解时需要吸收的能量越少，热分解温度越低 3d64s2 Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态，较稳定

【解析】

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个未成对电子且A原子序数小于C，则A是C元素、C是O元素，B原子序数大于A而小于C，则B是N元素；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，则D为Mg元素，E为Ca元素；F3+离子M层3d轨道电子为半满状态，则F原子核外电子数=2+8+8+5+3=26，所以F为Fe元素；

(1)同一周期元素原子的第一电离能总趋势为依次增大，但由于第ⅡA、ⅤA族元素的电子排布结构为全充满或半充满状态，原子结构较为稳定，故第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能较相邻两个主族的电离能较大，故C、N、O三种元素的第一电离能大小为C＜O＜N，答案为：C＜O＜N；

(2)D为Mg元素，其电子排布式为1s22s22p63s2，故一共有4种不同能量的电子，一共有12种不同运动状态的电子；D和E的碳酸盐中，由于Mg2+和Ca2+电荷数相同，r(Mg2+)＜r(Ca2+),阳离子半径越小，对碳酸根中氧离子的引力越大，分解时需要吸收的能量越少，热分解温度越低，答案为：4、12、＜、Mg2+和Ca2+电荷数相同，r(Mg2+)＜r(Ca2+)，阳离子半径越小，对碳酸根中氧离子的引力越大，分解时需要吸收的能量越少，热分解温度越低。

(3)F为Fe元素，其基态原子的外围电子排布式3d64s2，答案为3d64s2；

(4)X的质子数为25，则X为Mn元素；当Mn失去两个电子变成Mn2+时，Mn2+的外围电子排布为3d5，为半充满状态，结构较为稳定，而Fe失去两个电子变成Fe2+时，Fe2+的外围电子排布为3d6，并非半充满或全充满的状态，电子在全充满或半充满的状态下失电子需要较高的能量，故Mn2+再失去一个电子需要较大的能量，答案为：Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态，较稳定。