Question

(16分)已知A、B、C、D是原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素，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原子有2個未成對電子．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．E是第四周期元素，其原子核外最外層電子數(shù)與A原子相同，其余各層電子均充滿。

請回答下列問題(用元素符號或化學(xué)式表示)：

（1）元素B、C、D的基態(tài)原子的第一電離能由大到小的順序為 。

（2）M分子中B原子軌道的雜化類型為 。

（3）E+的核外電子排布式為 ，下圖是由D、E形成的某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，該晶體1個晶胞中陽離子的個數(shù)為 。

（4）化合物CA3的沸點比化合物BA4的高，其主要原因是 。

（5）寫出與BD2互為等電子體的C3－的結(jié)構(gòu)式 。

（6）微生物燃料電池是一種利用微生物將有機物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置．最早用于有機廢水處理，下圖是利用微生物燃料電池處理含M廢水的裝置，其中3是質(zhì)子交換膜．負極所在的左室中發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式是 。

（7）鐵粉和E單質(zhì)粉末的均勻混合物，平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸，充分反應(yīng)，在標準狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質(zhì)量如下表(假設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)．則稀硝酸的濃度為 mol/L。

編號	①	②	③	④
稀硝酸的體積/mL	100	200	300	400
剩余金屬的質(zhì)量/g	18.0	9.6	0	0
NO的體積/mL	2240	4480	6720	V

Answer 1

(16分，每空2分) （1） N＞O＞C （2） sp2(雜化) （3）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10， 4

（4）NH3分子間能形成氫鍵 （5） [N=N=N]－ （6） HCHO－4e－＋H2O＝CO2＋4H+ （7） 4

【解析】

試題分析：已知A、B、C、D是原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素，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，所以B的原子序數(shù)是6，則B是碳元素；D原子有2個未成對電子，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，則M是甲醛，所以A是氫元素，D是氧元素，則C是氮元素。E是第四周期元素，其原子核外最外層電子數(shù)與A原子相同，其余各層電子均充滿，這說明E是銅元素。

（1）非金屬性越強，第一電離能越大。但由于氮元素的2p軌道電子處于半充滿狀態(tài)，穩(wěn)定性強，所以元素B、C、D的基態(tài)原子的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C。

（2）甲醛是平面型結(jié)構(gòu)，則分子中碳原子軌道的雜化類型為 sp2。

（3）銅的原子序數(shù)是29，則根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知Cu+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知銅原子在晶胞內(nèi)，則銅原子是4個，氧原子是8×1/8+1＝2，所以該晶體1個晶胞中陽離子的個數(shù)為4。

（4）由于NH3分子間能形成氫鍵，所以化合物氨氣的沸點比化合物甲烷的高。

（5）原子數(shù)與價電子數(shù)分別都相等的是等電子體，則根據(jù)CO2是直線型結(jié)構(gòu)可知，與CO2互為等電子體的N3－的結(jié)構(gòu)式為[N=N=N]－。

（6）原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，在甲醛在左室中發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式是 HCHO－4e－＋H2O＝CO2＋4H+。

（7）根據(jù)表中①②數(shù)據(jù)可知若增加100ml稀硝酸，金屬溶解18g—9.6g＝8.4g，產(chǎn)生的NO是4480ml—2240ml＝2240ml。如果繼續(xù)增加100ml稀硝酸，9.6g金屬完全被溶解，產(chǎn)生的NO是6720ml—4480ml＝2240ml，這說明9.6g金屬中一定有鐵，因此100mol稀硝酸溶解的8.4g金屬全部是鐵，則根據(jù)方程式3Fe＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O可知100ml稀硝酸溶液中硝酸的物質(zhì)的量是0.4mol，則其濃度是4mol/L。

考點：考查元素推斷、第一電離能、雜化軌道、核外電子排布、晶胞計算、等電子體以及氧化還原反應(yīng)