Question

1．A、B、C、D、E五種常見(jiàn)元素的核電荷數(shù)依次增大．A的基態(tài)原子中有2個(gè)未成對(duì)電子，B是地殼中含量最多的元素，C是短周期中最活潑的金屬元素，D與C可形成CD型離子化合物，E的基態(tài)3d軌道上有2個(gè)電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）E的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為3d²4s²．
（2）AB₂分子中，A的雜化類型為sp；在元素周期表中A、B及與兩者緊鄰的元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)椋ㄓ迷�素符�?hào)表示）N＞O＞C．
（3）B的氫化物與D的氫化物的沸點(diǎn)較高的是H₂O（用化學(xué)式表示），原因是H₂O分子之間存在氫鍵．
（4）AB₂形成的晶體的熔點(diǎn)低于（填“高于”“低于”或“無(wú)法判斷”）CD形成的晶體的熔點(diǎn)，原因是CO₂形成的晶體屬于分子晶體，NaCl屬于離子晶體．
（5）E與B形成的一種橙紅色晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其化學(xué)式為TiO₂（用元素符號(hào)表示）．ED₄是制取航天航空工業(yè)材料的重要原料．取上述橙紅色晶體，放在電爐中，通入D₂和A的單質(zhì)后高溫加熱，可制得ED₄，同時(shí)產(chǎn)生一種造成溫室效應(yīng)的氣體，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：TiO₂+C+2Cl₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+CO₂．
（6）由C、D兩元素形成的化合物組成的晶體中，晶體結(jié)構(gòu)圖以及晶胞的剖面圖如圖所示，若晶胞邊長(zhǎng)是acm，則該晶體的密度為$\frac{234}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³．（已知阿伏加德羅常數(shù)為N_A）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種常見(jiàn)元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中元素E的基態(tài)3d軌道上有2個(gè)電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，則E為Ti；B是地殼中含量最多的元素，則B為O元素；C是短周期中最活潑的金屬元素，則C為Na；D與C可形成CD型離子化合物，則D為Cl；A的基態(tài)原子中有2個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)小于氧，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，故A為碳元素，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E五種常見(jiàn)元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中元素E的基態(tài)3d軌道上有2個(gè)電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，則E為Ti；B是地殼中含量最多的元素，則B為O元素；C是短周期中最活潑的金屬元素，則C為Na；D與C可形成CD型離子化合物，則D為Cl；A的基態(tài)原子中有2個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)小于氧，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，故A為碳元素．
（1）E的基態(tài)3d軌道上有2個(gè)電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為3d²4s²，故答案為：3d²4s²；
（2）CO₂分子結(jié)構(gòu)式為O=C=O，碳原子成2個(gè)δ鍵、沒(méi)有孤對(duì)電子，故C原子采取sp雜化；
同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C，故答案為：sp；N＞O＞C；
（3）H₂O分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于HCl的，故答案為：H₂O；H₂O分子之間存在氫鍵；
（4）CO₂形成的晶體屬于分子晶體，NaCl屬于離子晶體，通常情況下，離子晶體熔點(diǎn)大于分子晶體熔點(diǎn)，故CO₂形成的晶體的熔點(diǎn)低于NaCl，故答案為：低于；CO₂形成的晶體屬于分子晶體，NaCl屬于離子晶體；
（5）該晶胞中Ti原子個(gè)數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2、O原子個(gè)數(shù)=2+4×$\frac{1}{2}$=4，則Ti、O原子個(gè)數(shù)之比=2：4=1：2，則化學(xué)式為TiO₂，
TiCl₄是制取航天航空工業(yè)材料的重要原料．取上述橙紅色晶體，放在電爐中，通入Cl₂和碳的單質(zhì)后高溫加熱，可制得TiCl₄，同時(shí)產(chǎn)生一種造成溫室效應(yīng)的氣體，該氣體為二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiO₂+C+2Cl₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+CO₂，
故答案為：TiO₂；TiO₂+C+2Cl₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+CO₂；
（6）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Na⁺為黑球，Cl^-為白球，晶胞中Na⁺離子數(shù)目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，Cl^-離子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)量=4×$\frac{58.5}{{N}_{A}}$ g，則該晶體的密度=4×$\frac{58.5}{{N}_{A}}$g÷（acm）³=$\frac{234}{{N}_{A}×{a}^{3}}$ g•cm^-3，故答案為：$\frac{234}{{{N_A}•{a^3}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及晶胞計(jì)算、雜化軌道、電離能、核外電子排布、晶體性質(zhì)等，推斷元素是解題關(guān)鍵，注意利用均攤法進(jìn)行晶胞計(jì)算．