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位于前三周期．A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；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．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，E是过渡元素且为地壳中含量较多的金属元素之一．请回答下列问题：
（1）化合物M的结构简式为    ．
（2）在元素周期表中，E元素位于第    周期    族．用电子排布式写出E元素基态原子的价电子构型    ．
（3）元素C与D的第一电离能的大小关系是C    D（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）在一密闭容器中发生反应2CD₂（g）⇌2CD（g）+D₂（g）△H＞O，反应过程中CD₂的浓度随时间变化的情况如图所示．
①依曲线A，反应在3min内D₂的平均反应速率为    ．
②若曲线A、B分别表示该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是    （填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”）．
③曲线A、B分别对应的反应平衡常数大小关系是K_A    K_B（填“＞”、“＜”或“=”）
（5）甲同学用图1所示装置对E元素单质与浓硫酸的反应进行实验．①检查装置气密性后，将过量的E元素单质和一定量的浓硫酸放入烧瓶，塞紧橡皮塞，开始计时．t₁时开始加热，在铁屑表面逐渐产生气泡，当有大量气泡产生时，控制反应温度基本不变．甲同学将收集到的气体体积与时间的关系粗略地表示为图2．在0～t₁时间段，E表面没有气泡生成，说明E在浓硫酸中发生了    ；t₁～t₂时间段，反应生成的气体是    ．写出开始加热时发生反应的化学方程式    ．

Answer

A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期．
A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同，则A为氢元素；
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，则B为碳元素；
D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，则D为氧元素．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，化合物M为HCHO；C原子序数介于碳元素与氧元素之间，则C为氮元素．
E是过渡元素且为地壳中含量较多的金属元素之一，则E为Fe元素．
【解析】
A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同，则A为氢元素；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，则B为碳元素；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，则D为氧元素．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，化合物M为HCHO；C原子序数介于碳元素与氧元素之间，则C为氮元素．
E是过渡元素且为地壳中含量较多的金属元素之一，则E为Fe元素．
即A为氢元素；B为碳元素；C为氮元素；D为氧元素；E为Fe元素．化合物M为HCHO．
（1）化合物M为甲醛，结构简式为HCHO．
故答案为：HCHO．
（2）E为Fe元素，质子数为26，处于第四周期第Ⅷ族，Fe元素基态原子的价电子构型3d64s2．
故答案为：四；Ⅷ；3d64s2．
（3）C为氮元素，D为氧元素；氮元素原子的2p能级有3个电子处于半满稳定状态，能量低，所以元素C与D的第一电离能的大小关系是C＞D．
故答案为：＞．
（4）在一密闭容器中发生反应2CD2（g）⇌2CD（g）+D2（g）△H＞O，反应过程中CD2的浓度随时间变化的情况如图所示．
①由图曲线A可知，3min内浓度CD2变化为0.2mol/L-0.13mol/L=0.07mol/L，由方程式可知△c（D2）=×0.07mol/L=0.035mol/L，所以3min内v（D2）==0.0117mol/（L•min）．
故答案为：0.0117mol/（L•min）．
②由图象曲线A、B的变化可知，曲线B到达平衡时间较曲线A短，反应速率快，平衡时CD2浓度较曲线A低，转化率高．
该反应为体积减小的吸热反应，增大CD2浓度，反应加快，但CD2转化率降低；增大压强，反应加快，但CD2转化率降低；使用催化剂，反应加快，转化率不变；升高温度，反应加快，平衡向正反应方向移动，CD2转化率增大．故为升高温度．
故答案为：温度．
③由②分析可知，曲线B的温度比曲线A的温度高，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大，即KA＜KB．
故答案为：＜．
（5）常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，在0～t1时间段，E表面没有气泡生成，说明E在浓硫酸中发生了钝化；
浓硫酸能与强氧化性，开始为浓硫酸将铁氧化为Fe3+，自身被还原为二氧化硫，反应方程式为2Fe+6H2SO4（浓）Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O．随反应进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁与氢气，发生反应Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，所以t1～t2时间段，反应生成的气体是 SO2、H2．
故答案为：钝化；SO2、H2；2Fe+6H2SO4（浓）Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O．