Question

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是常見的有機溶劑。
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)A₂D₂分子的電子式為______，E的基態(tài)原子的外圍電子排布式為______。
(2)B、C、D三種元素的第一電離能由小到大的順序為______。
(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,其化學方程式為______
(4)下列敘述正確的是______(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、沸點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、氯氣反應生成液態(tài)ECI₄和BD氣體的熱化學方程式：__________________________
(6)在0.5 L的密閉容器中，一定量的C₂和A₂進行如下化學反應：C₂(g) +3 A₂(g)＝2CA₃(g)  △H＜0，其化學平衡常數(shù)K與溫度t的關系如下表。請回答下列問題。

①試比較K₁,K₂的大小，K₁________K₂(填寫“ >”、“=”或“<”）。
②在400℃時,當測得CA₃和C₂、A₂的物質(zhì)的量分別為3mol和1 mol、2 mol時,則該反應的 V(C₂)正_________(C₂)逆（填寫“>”、“=”或“<”）。

Answer 1

（16分）（1）（2分） 3d²4s²（2分） （2）C＜O＜N（2分）
（3）C＋4HNO₃(濃) CO₂↑＋4NO₂↑＋2H₂O（2分） （4）ad（2分）
（5）TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)＝TiCl₄(l)＋2CO(g) △H＝－81kJ/mol（2分）
（6）①＞（2分） ②＞（2分）

試題分析：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分子是雙氧水，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。
（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)值由小到大的順序為C＜O＜N。
（3）氮元素的最高價氧化物是硝酸，具有強氧化性，在加熱的條件下濃硝酸能氧化單質(zhì)碳，反應的化學方程式是C＋4HNO₃(濃) CO₂↑＋4NO₂↑＋2H₂O。
（4）a、甲醛是平面型結(jié)構。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，屬于非極性分子，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，碳原子是sp雜化，b不正確；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特的鍵，所以苯分子中含有12個σ鍵和1個大π鍵，c不正確；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、沸點都比二氧化硅晶體的低，d正確，答案選ad。
（5）根據(jù)晶胞的結(jié)構可知，晶胞中含有Ti原子的個數(shù)＝1＋8×＝2，氧原子個數(shù)＝2＋4×＝4，所以Q的化學式是TiO₂。根據(jù)蓋斯定律可知，①＋②即得到反應TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)＝TiCl₄(l)＋2CO(g)，所以該反應的反應熱△H＝＋140kJ/mol－221kJ/mol＝－81kJ/mol。
（6）①合成氨反應是放熱反應，所以升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此平衡常數(shù)減小，即K₁＞K₂。
②當測得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)表達式可知，此時＝＝＜0.5，所以反應向正反應方向移動，即氮氣正反應速率大于氮氣逆反應速率。