Question

11．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位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和未成對電子數(shù)相同；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原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(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．
請回答下列問題：
（1）B、C、D三種元素的電負性由小到大的順序為C＜N＜O，E的基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²．
（2）由B、D形成的BD₃^2-離子中，其VSEPR模型名稱是平面三角形，離子的中心原子采用sp²雜化．
（3）已知由A、C、D三種元素按照4：2：3的原子個數(shù)比可形成某離子化合物，常溫下測得該離子化合物的水溶液pH=5，則該溶液中水電離出的氫離子濃度為10^-5mol/L．
（4）D、E和鋇三種元素構(gòu)成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示，該化合物的化學式為BaTiO₃．

（5）納米級的EO₂是一種廣泛使用的催化劑，實驗室往往通過ECl₄在大量水中加熱水解制得EO₂•xH₂O，該反應(yīng)的化學方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O+4HCl．

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位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和和未成對電子數(shù)相同，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原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故D為氧元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；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位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和和未成對電子數(shù)相同，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原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故D為氧元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；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）同一周期元素，元素電負性隨著原子序數(shù)增大而增大，所以這三種元素電負性C＜N＜O；
E是Ti元素，根據(jù)構(gòu)造原理知Ti的基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，
故答案為：C＜N＜O；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
（2）由C、O形成的CO₃^2-離子中，根據(jù)價層電子對互斥理論知，該離子中價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，所以VSEPR模型名稱是平面三角形，中心原子雜化方式為sp²，
故答案為：平面三角形；sp²；
（3）由H、N、O三種元素按照4：2：3的原子個數(shù)比可形成某離子化合物為NH₄NO₃，硝酸銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導致溶液呈酸性，常溫下測得該離子化合物的水溶液pH=5，則該溶液中水電離出的氫離子濃度=10^-pHmol/L=10^-5mol/L，
故答案為：10^-5mol/L；
（4）O、Ti和鋇三種元素構(gòu)成的某化合物，根據(jù)均攤法知，Ba原子個數(shù)是1，O原子個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，Ti原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，所以其化學式為BaTiO₃，
故答案為：BaTiO₃；
（5）納米級的TiO₂是一種廣泛使用的催化劑，實驗室往往通過TiCl₄在大量水中加熱水解制得TiO₂•xH₂O，根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件知該反應(yīng)方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O+4HCl，
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O+4HCl．

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，涉及核外電子排布、電負性、價層電子對數(shù)互斥理論、雜化方式、鹽類水解、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．