Question

[化学-选修物质结构与性质]A、B、C、D四种元素的原子序数依次递增，A、B元素的基态原子L电子层中末成对电子数分别为3、2．短周期主族元素中C元素的电负性最小，原子半径最大．D元素的原子序数是C元素的两倍，其合金多用于航天工业，被称为继铁、铝之后的第三金属，请回答下列问题：
（1）A、B、C三种元素的第一电离能由大到小顺序是

 

（填元素符号）．
（2）D元素基态原子的介电子排布式是

 

；
（3）白色晶体白色晶体C₃AB₄、可由CAB₂和C₂B₂在银皿中于300℃条件下七天后制得，该白色晶体白色晶体C₃AB₄中阴离子的空间立体构名称是

 

，其中心原子的杂化轨道类型是

 

杂化，中学化学常见的阴离子中，与该阴离子互为等电子体的离子符号是

 

（只填两种）．该白色晶体遇潮湿的二氧化碳时发生剧烈反应，写出三种反应物按等物质的量发生反应，生成三种等物质的量且均含C元素的固体产物的化学方程式

 

；
（4）B、D两元素组成的某种化合物的晶体结构（晶胞示意图）如图a、图b所示，写出该化合物的化学式

 

．

Answer 1

分析：A、B、C、D四种元素的原子序数依次递增，A、B元素的基态原子L电子层中末成对电子数分别为3、2，则A原子核外电子排布式为1s²2s²2p³，A为氮元素；B的原子序数大于氮元素，则B原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，B为氧元素；短周期主族元素中C元素的电负性最小，原子半径是大，则C为Na元素；D元素的原子序数是C元素的两倍，则D原子序数为22，为Ti元素，据此解答．

解答：解：A、B、C、D四种元素的原子序数依次递增，A、B元素的基态原子L电子层中末成对电子数分别为3、2，则A原子核外电子排布式为1s²2s²2p³，A为氮元素；B的原子序数大于氮元素，则B原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，B为氧元素；短周期主族元素中C元素的电负性最小，原子半径是大，则C为Na元素；D元素的原子序数是C元素的两倍，则D原子序数为22，为Ti元素；
（1）氮元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，结合金属性越强第一电离能越小，则第一电离能由大到小顺序是N＞O＞Na，
故答案为：N＞O＞Na；
（2）Ti元素原子核外电子数为22，其基态原子的价电子排布式是3d²4s²，故答案为：3d²4s²；
（3）该白色晶体为Na₃NO₄，NO₄^3-离子中N原子价层电子对数=4+

5+3-2×4

2

=4，N原子没有孤对电子，故其为正四面体结构，N原子采取sp³杂化，原子总数与价电子总数相同的微粒即为等电子体，利用代换法，可知与NO₄^3-离子互为等电子体的离子有：PO₄^3-、SO₄^2-、ClO₄^-等，该白色晶体遇潮湿的二氧化碳时发生剧烈反应，三种反应物按等物质的量发生反应，生成三种等物质的量且均含Na元素的固体产物，应生成硝酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠，反应方程式为：Na₃NO₄+H₂O+CO₂=NaNO₃+NaOH+NaHCO₃，
故答案为：正四面体；sp³；PO₄^3-、SO₄^2-、ClO₄^-等；Na₃NO₄+H₂O+CO₂=NaNO₃+NaOH+NaHCO₃；
（4）由图b可知，晶胞中Ti原子位于体心与顶点上，O原子位于上下两个面上及体内（有2个），故晶胞中Ti元素数目=1+8×

1

8

=2、O原子数目=2+4×

1

2

=4，故该化合物化学式为TiO₂，
故答案为：TiO₂．

点评：本题物质结构与性质，涉及核外电子排布、电离能、杂化轨道与微粒结构、等电子体、晶胞计算等，推断元素是解题关键，注意掌握等电子体的概念，难度中等．