Question

Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．已知：
①Q(mào)為元素周期表中原子半徑最小的元素；
②R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；
③Y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；
④Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺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，Q、R、X、Y、Z用所對應的元素符號表示）：
（1）Q、R、Y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，化合物M的空間構型為

 

，其中心原子采取

 

雜化；Q、R兩種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N是中學化學中常見的有機溶劑，化合物N在固態(tài)時的晶體類型為

 

．
（2）R、X、Y三種元素的第一電離能由小到大的順序為

 

．
（3）由上述一種或多種元素組成的與RY₂互為等電子體的分子為

 

（寫分子式）．
（4）由R、X、Y三種元素組成的RXY^-離子在酸性條件下可與NaClO溶液反應，生成X₂、RY₂等物質(zhì)，該反應的離子方程式為

 

．
（5）Z原子基態(tài)時的外圍電子排布式為

 

；
已知Z的一種含氧酸鋇鹽的密度為ρ g?cm^-3，其晶胞的結構如圖所示，則晶體中氧原子與鋇原子的最近距離為

 

cm．（只要求列算式，不必計算出數(shù)值．阿伏伽德羅常數(shù)為N_A）

Answer 1

考點：位置結構性質(zhì)的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．已知：
①Q(mào)為元素周期表中原子半徑最小的元素，則Q為H元素；
②R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，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則R為C元素；
③Y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，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，應為O元素；
④Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子序數(shù)為22，應為Ti元素；
結合原子序數(shù)可知，X為N元素，據(jù)此解答．

解答： 解：Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．已知：
①Q(mào)為元素周期表中原子半徑最小的元素，則Q為H元素；
②R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，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則R為C元素；
③Y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，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，應為O元素；
④Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子序數(shù)為22，應為Ti元素；
結合原子序數(shù)可知，X為N元素，
（1）H、C、O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，M為HCHO，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，空間結構為平面三角形，
H、C兩種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N是中學化學中常見的有機溶劑，則N為苯，苯是由苯分子直接構成的，則N在固態(tài)時的晶體類型為分子晶體，
故答案為：平面三角形；sp²；分子晶體；
（2）R、X、Y三種元素的分別為C、N、O，同周期元素從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，則C元素的最小，但N原子的電子排布中p軌道為半滿穩(wěn)定專區(qū)，則失去1個電子更難，即三種元素中N元素的第一電離能最大，
故答案為：C＜O＜N；
（3）RY₂為CO₂，分子中有3個原子，價電子數(shù)為4+6×2=16，N₂O的分子中有3個原子，價電子數(shù)為5×2+6=16，則CO₂與N₂O互為等電子體，
故答案為：N₂O；
（4）CNO^-離子在酸性條件下可與NaClO溶液反應，生成N₂、CO₂等物質(zhì)，由反應物與生成物，利用元素守恒、電荷守恒，則離子方程式為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O，
故答案為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O；
（5）因Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則Z的原子序數(shù)為22，即Z為鈦元素，其電子基態(tài)電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，則外圍電子排布為3d²4s²，
晶胞中Ba原子數(shù)目=1、Ti原子數(shù)目=8×

1

8

=1、O原子數(shù)目=12×

1

4

=3，故化學式為BaTiO₃，故晶胞質(zhì)量=

233

NA

g，故晶胞棱長=

3	233 NA g ρ  g?cm-3

=

3	233 ρNA

cm，Ba原子處于4個立棱中心的O原子形成平面的中心（如圖所示的1，2，3，4號O原子），

故晶體中氧原子與鋇原子的最近距離為面對角線的一半，故最距離=

2

2

×

3	233 ρNA

cm，
故答案為：3d²4s²；

2

2

×

3	233 ρNA

．

點評：本題考查物質(zhì)結構與性質(zhì)，題目比較綜合，涉及電子排布式、電離能、雜化類型、分子結構、等電子體、晶體類型、晶胞計算等，（5）中理解處于最近距離的氧原子與鋇原子的位置是計算關鍵，難度中等．