Question

2．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(jī)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?yàn)镃＜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）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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(diǎn)、沸點(diǎn)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：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol
（6）在0.5L的密閉容器中，一定量的C₂和A₂進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：C₂（g）+3A₂（g）=2CA₃（g）△H＜0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如表．請回答下列問題．

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

①試比較K₁，K₂的大小，K₁＞K₂（填寫“＞”、“=”或“＜”）．
②在400℃時，當(dāng)測得CA₃和C₂、A₂的物質(zhì)的量分別為3mol和1mol、2mol時，則該反應(yīng)的 V（C₂）正＞（C₂）逆（填寫“＞”、“=”或“＜”）．

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位于短周期．A是原子半徑最小的元素，則A為氫元素；B元素的基態(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，因此B的電子排布為1s²2s²2p²，即B為碳元素；D的基態(tài)原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，則D的電子排布為1s²2s²2p⁴，即D為氧元素；B、C、D的原子序數(shù)依次遞增，因此C為N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，因此M是甲醛．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(jī)溶劑，則N是苯．E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺和氬原子的核外電子排布相同，則E的原子序數(shù)為18+4=22，即E為鈦元素．

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位于短周期．A是原子半徑最小的元素，則A為氫元素；B元素的基態(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，因此B的電子排布為1s²2s²2p²，即B為碳元素；D的基態(tài)原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，則D的電子排布為1s²2s²2p⁴，即D為氧元素；B，、C、D的原子序數(shù)依次遞增，因此C為N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，因此M是甲醛．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(jī)溶劑，則N是苯．E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺和氬原子的核外電子排布相同，則E的原子序數(shù)為18+4=22，即E為鈦元素．
（1）A₂D₂分子是H₂O₂，含有極性鍵和非極性鍵的共價化合物，其電子式為；Ti的原子序數(shù)為22，根據(jù)構(gòu)造原理可知，其電子基態(tài)電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，電子最后填充3d電子，則外圍電子排布為3d²4s²，
故答案為：；3d²4s²；
（2）B、C、D三種元素分別為C、N、O，同周期第一電離能自左而右具有增大趨勢，所以第一電離能O＞C．由于氮元素原子2p能級有3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于相鄰元素，所以B、C、D三種元素的第一電離能數(shù)值由小到大的順序?yàn)镃＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（3）氮元素的最高價氧化物是硝酸，具有強(qiáng)氧化性，在加熱的條件下濃硝酸能氧化單質(zhì)碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）a．甲醛是平面三角形結(jié)構(gòu)，但由于甲醛分子中共價鍵的極性不能抵消，所以甲醛是極性分子，而苯是平面正六邊形結(jié)構(gòu)，屬于非極性分子，故a正確；
b．化合物M為甲醛，碳原子的孤電子對數(shù)為0，碳原子的σ鍵數(shù)為3，則碳原子采取sp²雜化．CO₂是直線型結(jié)構(gòu)，碳原子是sp雜化，故b錯誤；
c．苯分子中的碳碳鍵介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的一種獨(dú)特的鍵，所以苯分子中含有12個σ鍵和1個大π鍵，故c錯誤；
d．CO₂形成晶體類型是分子晶體，而二氧化硅是原子晶體，所以CO₂晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都比二氧化硅晶體的低，故d正確，
故選：ad；
（5）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有Ti原子的個數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，氧原子個數(shù)=2+4×$\frac{1}{2}$=4，所以Q的化學(xué)式是TiO₂．根據(jù)蓋斯定律可知，①+②即得到反應(yīng)TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g），所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=+140kJ/mol-221kJ/mol=-81kJ/mol，
反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol，
故答案為：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ/mol；
（6）①合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此平衡常數(shù)減小，即K₁＞K₂，
故答案為：＞；
②當(dāng)測得CA₃和C₂、A₂的物質(zhì)的量分別為3mol和1 mol、2 mol時，它們的濃度分別是6mol/L、2mol/L、4mol/L，則根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式可知，此時$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）×c（{N}_{2}）}$=$\frac{{6}^{2}}{{4}^{3}×2}$=$\frac{9}{32}$＜0.5，所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，即 V（N₂）_正＞（N₂）_逆，
故答案為：＞．

點(diǎn)評 本題考查元素周期表的結(jié)構(gòu)和元素周期律的應(yīng)用、核外電子排布、第一電離能、分子的空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、晶體類型與性質(zhì)、晶胞計算計算、熱化學(xué)方程式書寫、平衡常數(shù)的應(yīng)用和外界條件對平衡狀態(tài)的影響等，題目比較綜合，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．