Question

20．已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次增大，A元素位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)等于未成對電子數(shù)；B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種已知軌道中的電子總數(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．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二種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑．E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同．
請回答下列問題：（答題時，A、B、C、D、E用所對應的元素符號表示）
（1）E的基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d²4s²．
（2）下列敘述正確的是ad．（填字母）
a．M與水分子間能形成氫鍵，N是非極性分子
b．M和二氧化碳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、沸點都比二氧化硅晶體的低　
（3）E的一種氧化物Q，其晶胞結構如圖所示，則Q的化學式為TiO₂，該晶體中氧的配位數(shù)為3．
（4）電鍍廠排放的廢水中常含有劇毒的BC^-，可在Q的催化下，先用NaClO將BC氧化成BCD^-，然后在酸性條件下BCD^-可以繼續(xù)被NaClO氧化成C₂和BD₂；
①與BCD^-互為等電子體的分子、離子的化學式依次是CO₂和SCN^-（各寫出一種）；
②上述反應中后一步反應的離子方程是2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O．
（5）在濃的ECl₃的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl氣體至飽和，可得到配位數(shù)為6、組成為ECl₃•6H₂O的綠色晶體，該晶體中兩種配體的物質(zhì)的量之比為1：5，則該配離子的化學式為[TiCl（H₂O）₅]²⁺．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，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，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原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故D為氧元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；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，該氣體M為HCHO；A、B二種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑，則N為苯；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，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原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故D為氧元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；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，該氣體M為HCHO；A、B二種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑，則N為苯；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）E為Ti元素，原子核外電子數(shù)為22，基態(tài)原子的外圍電子排布式為：3d²4s²，故答案為：3d²4s²；
（2）a．HCHO中O氧原子電負性很大，能與與水分子形成氫鍵，N為苯，是非極性分子，故a正確；
b．HCHO中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，碳原子采用sp²雜化，二氧化碳分子為直線型結構，碳原子采用sp雜化，故b錯誤；
c．苯分子中H-C之間是s-sp²形成的σ鍵，C-C之間是sp²形成的σ鍵，苯分子中含有12個σ鍵和1個大π鍵，故c錯誤；
d．CO₂屬于分子晶體，二氧化硅屬于原子晶體，二氧化碳的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低，故d正確，
故選：ad；
（3）晶胞中Ti原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，氧原子數(shù)目為2+4×$\frac{1}{2}$=4，故氧化物Q的化學式為TiO₂，晶胞內(nèi)部氧原子周圍有3個Ti原子，該晶體中氧的配位數(shù)為3，
故答案為：TiO₂；3；
（4）①CNO^-的中含有3個原子，價電子數(shù)為：4+5+6+1=16，與其是等電子體的分子、離子的化學式依次為CO₂、SCN^-等，
故答案為：CO₂；SCN^-；
②CNO^-被NaClO氧化成N₂和CO₂，同時還有為C1^-，反應離子方程式為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O，
故答案為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O；
（5）在濃的TiCl₃的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數(shù)為6、組成為TiCl₃•6H₂0的綠色晶體，該晶體中兩配體的物質(zhì)的量之比為1：5，則配體中有1個Cl^-、5個H₂O，2個氯離子位于外界，則該配離子的化學式為[TiCl（H₂O）₅]²⁺，故答案為：[TiCl（H₂O）₅]²⁺．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，推斷元素是解題關鍵，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．