Question

4．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于短周期．A是原子半径最小的元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；E有“生物金属”之称，E⁴⁺和氩原子的核外电子排布相同．A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，A、B两种元素组成的原子个数之比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂．
请回答下列问题（答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）：
（1）A₂D₂分子的电子式为，E的基态原子的外围电子排布式为3d²4s²．
（2）B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N．
（3）单质B与C的最高价氧化物的水化物的浓溶液微热反应，其化学方程式为C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;微热\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O
（4）下列叙述正确的是ad（填序号）．
a． M是极性分子，N是非极性分子      b． M和BD₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
c． N分子中含有6个σ键和1个π键   d． BD₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
（5）已知：①E的一种氧化物Q，其晶胞结构如图所示
①Q（s）+2Cl₂（g）=ECl₄（l）+D₂（g）△H=+140kJ/mol
②2B（s）+D₂（g）=2BD（g）△H=-221kJ/mol
写出物质Q和焦炭、氯气反应生成液态ECI₄和BD气体的热化学方程式：2C（s）+TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期，A是原子半径最小的元素，则A为氢元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，原子核外电子数排布为1s²2s²2p²，故B为碳元素；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，故D为氧元素；C原子序数介于碳、氧之间，故C为氮元素；A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，该气体M为HCHO；A、B二种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂，则N为苯；E有“生物金属”之称，E⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，E原子核外电子数为18+4=22，故E为Ti，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期，A是原子半径最小的元素，则A为氢元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，原子核外电子数排布为1s²2s²2p²，故B为碳元素；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，故D为氧元素；C原子序数介于碳、氧之间，故C为氮元素；A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，该气体M为HCHO；A、B二种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂，则N为苯；E有“生物金属”之称，E⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，E原子核外电子数为18+4=22，故E为Ti，
（1）A₂D₂分子为H₂O₂，其电子式为，E为Ti，原子序数为22，其基态原子的外围电子排布式为3d²4s²，
故答案为：；3d²4s²；
（2）同周期自左而右第一电离能增大，但N原子p轨道半满，为稳定状态，故第一电离能C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（3）碳与浓硝酸微热反应产生二氧化氮和二氧化碳以及水，其化学方程式为C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;微热\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;微热\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）a．HCHO中O氧原子电负性很大，是极性分子，N为苯，是非极性分子，故a正确；
b．HCHO中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，碳原子采用sp²杂化，二氧化碳分子为直线型结构，碳原子采用sp杂化，故b错误；
c．苯分子中H-C之间是s-sp²形成的σ键，C-C之间是sp²形成的σ键，苯分子中含有12个σ键和1个大π键，故c错误；
d．CO₂属于分子晶体，二氧化硅属于原子晶体，二氧化碳的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，故d正确，
故选：ad；
（5）晶胞中Ti原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，氧原子数目为2+4×$\frac{1}{2}$=4，故氧化物Q的化学式为TiO₂，
①TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ/mol
根据盖斯定律，将①+②可得TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCI₄和CO气体的热化学方程式为2C（s）+TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol，
故答案为：2C（s）+TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol．

点评 本题是对物质结构的考查，推断元素是解题关键，需要学生具备扎实的基础，难度中等．