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(jī)溶劑。

請回答下列問題（答題時,A、B、C、D、E用所對應(yīng)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(yīng),其化學(xué)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(gòu)如圖所示

①Q(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(yīng)生成液態(tài)ECI₄和BD氣體的熱化學(xué)方程式：__________________________

(6)在0.5 L的密閉容器中，一定量的C₂和A₂進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：C₂(g) +3 A₂(g)＝2CA₃(g)   △H ＜0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)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(dāng)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(yīng)的 V(C₂)正_________(C₂)逆（填寫“>”、“=”或“<”）。

 

Answer 1

【答案】

（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）

【解析】

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(jī)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(gòu)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(qiáng)氧化性，在加熱的條件下濃硝酸能氧化單質(zhì)碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是C＋4HNO₃(濃) CO₂↑＋4NO₂↑＋2H₂O。

（4）a、甲醛是平面型結(jié)構(gòu)。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(gòu)，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(gòu)，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(gòu)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(xué)式是TiO₂。根據(jù)蓋斯定律可知，①＋②即得到反應(yīng)TiO₂(s) ＋2Cl₂(g)＋2C(s)＝TiCl₄(l)＋2CO(g) ，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝＋140kJ/mol－221kJ/mol＝－81kJ/mol。

（6）①合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此平衡常數(shù)減小，即K₁＞K₂。

②當(dāng)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(dá)式可知，此時＝＝＜0.5，所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，即氮氣正反應(yīng)速率大于氮氣逆反應(yīng)速率。

考點：考查元素周期表的結(jié)構(gòu)和元素周期律的應(yīng)用；核外電子排布、第一電離能；分子的空間構(gòu)型、化學(xué)鍵以及晶體的有關(guān)判斷和計算；反應(yīng)熱的計算；平衡常數(shù)的應(yīng)用和外界條件對平衡狀態(tài)的影響等