Question

已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增,A、B、C、D位于短周期。A是原子半径最小的元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；E有“生物金属”之称,E⁴⁺和氩原子的核外电子排布相同。A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，A、B两种元素组成的原子个数之比为1 : 1的化合物N是常见的有机溶剂。

请回答下列问题（答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）：

(1)A₂D₂分子的电子式为______，E的基态原子的外围电子排布式为______。

(2)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为______。

(3)单质B与C的最高价氧化物的水化物的浓溶液微热反应,其化学方程式为______

(4)下列叙述正确的是______(填序号）。

a． M是极性分子,N是非极性分子       b． M和BD₂分子中的中心原子均采用sp²杂化

c． N分子中含有6个σ键和1个π键    d． BD₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低

 (5)  已知:①E的一种氧化物Q，其晶胞结构如图所示

①Q(s)＋2Cl₂(g)＝ECl₄(l)＋D₂(g) △H＝＋140kJ/mol

②2B(s)＋D₂(g)＝2BD(g) △H＝－221kJ/mol

写出物质Q和焦炭、氯气反应生成液态ECI₄和BD气体的热化学方程式：__________________________

(6)在0.5 L的密闭容器中，一定量的C₂和A₂进行如下化学反应：C₂(g) +3 A₂(g)＝2CA₃(g)   △H ＜0，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表。请回答下列问题。

①试比较K₁,K₂的大小，K₁________K₂(填写“ >”、“=”或“<”）。

②在400℃时,当测得CA₃和C₂、A₂的物质的量分别为3mol和1 mol、2 mol时,则该反应的 V(C₂)正_________(C₂)逆（填写“>”、“=”或“<”）。

Answer

（16分）（1）（2分） 3d24s2（2分）  （2）C＜O＜N（2分）

（3）C＋4HNO3(浓) 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）

【解析】

试题分析：A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增,A、B、C、D位于短周期。A是原子半径最小的元素，则A为氢元素；B元素的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，因此B的电子排布为1s22s22p2，即B为碳元素；D的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，则D的电子排布为1s22s22p4，即D为氧元素；B、C、D的原子序数依次递增，因此C为N元素。A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，因此M是甲醛。A、B两种元素组成的原子个数之比为1 : 1的化合物N是常见的有机溶剂，则N是苯。E有“生物金属”之称,E4+和氩原子的核外电子排布相同，则E的原子序数为18＋4＝22，即E为钛元素。

（1）A2D2分子是双氧水，含有极性键和非极性键的共价化合物，其电子式为；Ti的原子序数为22，根据构造原理可知，其电子基态电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，电子最后填充3d电子，则外围电子排布为3d24s2。

（2）B、C、D三种元素分别为C、N、O，同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能O＞C。由于氮元素原子2p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以B、C、D三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为C＜O＜N。

（3）氮元素的最高价氧化物是硝酸，具有强氧化性，在加热的条件下浓硝酸能氧化单质碳，反应的化学方程式是C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

（4）a、甲醛是平面型结构。但由于甲醛分子中共价键的极性不能抵消，所以甲醛是极性分子，而苯是平面正六边形结构，属于非极性分子，a正确；b、化合物M为甲醛，碳原子的孤电子对数为0，碳原子的σ键数为3，则碳原子采取sp2杂化。CO2是直线型结构，碳原子是sp杂化，b不正确；c、苯分子中的碳碳键介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的键，所以苯分子中含有12个σ键和1个大π键，c不正确；d、CO2形成晶体类型是分子晶体，而二氧化硅是原子晶体，所以CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，d正确，答案选ad。

（5）根据晶胞的结构可知，晶胞中含有Ti原子的个数＝1＋8×＝2，氧原子个数＝2＋4×＝4，所以Q的化学式是TiO2。根据盖斯定律可知，①＋②即得到反应TiO2(s) ＋2Cl2(g)＋2C(s)＝TiCl4(l)＋2CO(g) ，所以该反应的反应热△H＝＋140kJ/mol－221kJ/mol＝－81kJ/mol。

（6）①合成氨反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，因此平衡常数减小，即K1＞K2。

②当测得CA3和C2、A2的物质的量分别为3mol和1 mol、2 mol时，它们的浓度分别是6mol/L、2mol/L、4mol/L，则根据平衡常数表达式可知，此时＝＝＜0.5，所以反应向正反应方向移动，即氮气正反应速率大于氮气逆反应速率。

考点：考查元素周期表的结构和元素周期律的应用；核外电子排布、第一电离能；分子的空间构型、化学键以及晶体的有关判断和计算；反应热的计算；平衡常数的应用和外界条件对平衡状态的影响等