Question

4．已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B、C、D位于短周期．A是原子半徑最小的元素；B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同；D原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺和氬原子的核外電子排布相同．A、B、D三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，A、B兩種元素組成的原子個數(shù)之比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑．
請回答下列問題（答題時，A、B、C、D、E用所對應(yīng)的元素符號表示）：
（1）A₂D₂分子的電子式為，E的基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d²4s²．
（2）B、C、D三種元素的第一電離能由小到大的順序為C＜O＜N．
（3）單質(zhì)B與C的最高價氧化物的水化物的濃溶液微熱反應(yīng)，其化學(xué)方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;微熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O
（4）下列敘述正確的是ad（填序號）．
a． M是極性分子，N是非極性分子      b． M和BD₂分子中的中心原子均采用sp²雜化
c． N分子中含有6個σ鍵和1個π鍵   d． BD₂晶體的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低
（5）已知：①E的一種氧化物Q，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示
①Q(mào)（s）+2Cl₂（g）=ECl₄（l）+D₂（g）△H=+140kJ/mol
②2B（s）+D₂（g）=2BD（g）△H=-221kJ/mol
寫出物質(zhì)Q和焦炭、氯氣反應(yīng)生成液態(tài)ECI₄和BD氣體的熱化學(xué)方程式：2C（s）+TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B、C、D位于前三周期，A是原子半徑最小的元素，則A為氫元素；B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，原子核外電子數(shù)排布為1s²2s²2p²，故B為碳元素；D原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故D為氧元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；A、B、D三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，該氣體M為HCHO；A、B二種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑，則N為苯；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，E原子核外電子數(shù)為18+4=22，故E為Ti，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B、C、D位于前三周期，A是原子半徑最小的元素，則A為氫元素；B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，原子核外電子數(shù)排布為1s²2s²2p²，故B為碳元素；D原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故D為氧元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；A、B、D三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，該氣體M為HCHO；A、B二種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑，則N為苯；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，E原子核外電子數(shù)為18+4=22，故E為Ti，
（1）A₂D₂分子為H₂O₂，其電子式為，E為Ti，原子序數(shù)為22，其基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d²4s²，
故答案為：；3d²4s²；
（2）同周期自左而右第一電離能增大，但N原子p軌道半滿，為穩(wěn)定狀態(tài)，故第一電離能C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（3）碳與濃硝酸微熱反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氮和二氧化碳以及水，其化學(xué)方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;微熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;微熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）a．HCHO中O氧原子電負性很大，是極性分子，N為苯，是非極性分子，故a正確；
b．HCHO中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，碳原子采用sp²雜化，二氧化碳分子為直線型結(jié)構(gòu)，碳原子采用sp雜化，故b錯誤；
c．苯分子中H-C之間是s-sp²形成的σ鍵，C-C之間是sp²形成的σ鍵，苯分子中含有12個σ鍵和1個大π鍵，故c錯誤；
d．CO₂屬于分子晶體，二氧化硅屬于原子晶體，二氧化碳的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低，故d正確，
故選：ad；
（5）晶胞中Ti原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，氧原子數(shù)目為2+4×$\frac{1}{2}$=4，故氧化物Q的化學(xué)式為TiO₂，
①TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，將①+②可得TiO₂和焦炭、氯氣反應(yīng)生成液態(tài)TiCI₄和CO氣體的熱化學(xué)方程式為2C（s）+TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol，
故答案為：2C（s）+TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，推斷元素是解題關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．