题目
已知某元素的原子序数小于 36,该元素的原子失去 3个电子后,在其l = 2的轨道电子恰为半充满。试推断此元素为何元素?
已知某元素的原子序数小于 36,该元素的原子失去 3个电子后,在其l = 2的轨道电子
恰为半充满。试推断此元素为何元素?
题目解答
答案
解:元素的原子序数小于 36,则该元素位于第四周期或第四周期之前; l = 2的轨道为3d,
半充满为3d5,则该元素的原子失去 3个电子后的电子排布为 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5;
该元素的原子在失去 3个电子前的电子排布应为 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2;
所以,该元素为Fe,原子序数为26。
解:
解析
本题考查原子结构与元素推断的知识。解题的关键在于根据原子失去电子后的轨道电子状态以及原子序数范围,逐步推导出原子的电子排布式,进而确定元素。
- 确定元素所在周期:
已知元素的原子序数小于 36,根据元素周期表的结构,原子序数小于 36 的元素位于第四周期或第四周期之前。 - 明确半充满轨道及电子排布:
因为 $l = 2$ 的轨道为 $3d$ 轨道,半充满状态即 $3d$ 轨道上有 5 个电子,所以该元素的原子失去 3 个电子后的电子排布为 $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{5}$。 - 推导原子失去 3 个电子前的电子排布:
要得到原子失去 3 个电子前的电子排布,需要在失去 3 个电子后的电子排布基础上,把失去的 3 个电子加回来。由于 $4s$ 轨道能量低于 $3d$ 轨道,电子先填充 $4s$ 轨道,所以该元素的原子在失去 3 个电子前的电子排布应为 $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{6}4s^{2}$。 - 确定元素及原子序数:
根据电子排布式 $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{6}4s^{2}$,可知该元素为铁(Fe),其原子序数等于核外电子数,即 $2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 6 + 2 = 26$。