Question

2．A、B、C、D、Z为周期表前四周期元素，原子序数依次递增，已知：
①A为元素周期表中原子半径最小的元素；
②B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；
③D的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Z有“生物金属”之称；Z⁴⁺离子和氢原子的核外电子排布相同；
⑤A、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比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂．
请回答下列问题（答题时，A、B、C、D、Z用所对应的元素符号表示）
（1）化学物M的空间构型为平面三角形，其中心原子采取sp²杂化；化合物N在固态时的晶体类型为分子晶体．
（2）B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N．
（3）由上述一种或多种元素组成的与BD₂互为等电子体的物质，其分子式为N₂O．
（4）由B、C、D三种元素组成的BCD^-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成C₂、BD₂等物质，该反应的粒子方程式为2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O．
（5）Z原子基态时的外围电子排布式为3d²4s²；Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如图所示，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为6，该晶体的化学式为BaTiO₃．

Answer 1

分析 A、B、C、D、Z为周期表前四周期元素，原子序数依次递增．已知：①A为元素周期表中原子半径最小的元素，则A为H元素；②B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，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为C元素；③D的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，D为O元素；结合原子序数可知，C为N元素；④Z有“生物金属”之称，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，原子序数为22，则Z为Ti元素；⑤A、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比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂，则M为HCHO，N为C₆H₆，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、Z为周期表前四周期元素，原子序数依次递增．已知：①A为元素周期表中原子半径最小的元素，则A为H元素；②B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，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为C元素；③D的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，D为O元素；结合原子序数可知，C为N元素；④Z有“生物金属”之称，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，原子序数为22，则Z为Ti元素；⑤A、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比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂，则M为HCHO，N为C₆H₆．
（1）化合物M为HCHO，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，空间结构为平面三角形，化合物N为苯，由苯分子直接构成的，则N在固态时的晶体类型为分子晶体，
故答案为：平面三角形；sp²；分子晶体；
（2）B、C、D三种元素的分别为C、N、O，同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，则C元素的最小，但N原子的电子排布中2p轨道为半满稳定状态，能量较低，则失去1个电子更难，第一电离能高于O元素，故第一电离能C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（3）与CO₂互为等电子体的分子为N₂O，
故答案为：N₂O；
（4）由C、N、O三种元素所组成的CNO^-离子在酸性条件下可与NaClO反应，生成N₂、CO₂等物质．上述反应的离子方程式为：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O，
故答案为：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O；
（5）Z为Ti，核外电子数为22，原子基态时的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，外围电子排布式为3d²4s²，由晶体结构图可知，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子在棱的位置，关于Z原子对称，则氧原子数为3×2=6，Ba原子数目为1，Ti原子数目为$8×\frac{1}{8}=1$，O原子数目为$12×\frac{1}{4}$=3，故化学式为BaTiO₃，
故答案为：3d²4s²；6； BaTiO₃．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及分子结构、杂化轨道、电离能、核外电子排布式、晶胞结构等，推断元素是解题关键，注意理解同周期元素中第一电离能发生异常情况，难度中等．