Question

[化學-選修物質結構與性質]A、B、C、D四種元素的原子序數依次遞增，A、B元素的基態原子L電子層中末成對電子數分別為3、2．短周期主族元素中C元素的電負性最小，原子半徑最大．D元素的原子序數是C元素的兩倍，其合金多用于航天工業，被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，請回答下列問題：
（1）A、B、C三種元素的第一電離能由大到小順序是

 

（填元素符號）．
（2）D元素基態原子的介電子排布式是

 

；
（3）白色晶體白色晶體C₃AB₄、可由CAB₂和C₂B₂在銀皿中于300℃條件下七天后制得，該白色晶體白色晶體C₃AB₄中陰離子的空間立體構名稱是

 

，其中心原子的雜化軌道類型是

 

雜化，中學化學常見的陰離子中，與該陰離子互為等電子體的離子符號是

 

（只填兩種）．該白色晶體遇潮濕的二氧化碳時發生劇烈反應，寫出三種反應物按等物質的量發生反應，生成三種等物質的量且均含C元素的固體產物的化學方程式

 

；
（4）B、D兩元素組成的某種化合物的晶體結構（晶胞示意圖）如圖a、圖b所示，寫出該化合物的化學式

 

．

Answer 1

分析：A、B、C、D四種元素的原子序數依次遞增，A、B元素的基態原子L電子層中末成對電子數分別為3、2，則A原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，A為氮元素；B的原子序數大于氮元素，則B原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，B為氧元素；短周期主族元素中C元素的電負性最小，原子半徑是大，則C為Na元素；D元素的原子序數是C元素的兩倍，則D原子序數為22，為Ti元素，據此解答．

解答：解：A、B、C、D四種元素的原子序數依次遞增，A、B元素的基態原子L電子層中末成對電子數分別為3、2，則A原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，A為氮元素；B的原子序數大于氮元素，則B原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，B為氧元素；短周期主族元素中C元素的電負性最小，原子半徑是大，則C為Na元素；D元素的原子序數是C元素的兩倍，則D原子序數為22，為Ti元素；
（1）氮元素原子2p能級容納3個電子，為半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，結合金屬性越強第一電離能越小，則第一電離能由大到小順序是N＞O＞Na，
故答案為：N＞O＞Na；
（2）Ti元素原子核外電子數為22，其基態原子的價電子排布式是3d²4s²，故答案為：3d²4s²；
（3）該白色晶體為Na₃NO₄，NO₄^3-離子中N原子價層電子對數=4+

5+3-2×4

2

=4，N原子沒有孤對電子，故其為正四面體結構，N原子采取sp³雜化，原子總數與價電子總數相同的微粒即為等電子體，利用代換法，可知與NO₄^3-離子互為等電子體的離子有：PO₄^3-、SO₄^2-、ClO₄^-等，該白色晶體遇潮濕的二氧化碳時發生劇烈反應，三種反應物按等物質的量發生反應，生成三種等物質的量且均含Na元素的固體產物，應生成硝酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉，反應方程式為：Na₃NO₄+H₂O+CO₂=NaNO₃+NaOH+NaHCO₃，
故答案為：正四面體；sp³；PO₄^3-、SO₄^2-、ClO₄^-等；Na₃NO₄+H₂O+CO₂=NaNO₃+NaOH+NaHCO₃；
（4）由圖b可知，晶胞中Ti原子位于體心與頂點上，O原子位于上下兩個面上及體內（有2個），故晶胞中Ti元素數目=1+8×

1

8

=2、O原子數目=2+4×

1

2

=4，故該化合物化學式為TiO₂，
故答案為：TiO₂．

點評：本題物質結構與性質，涉及核外電子排布、電離能、雜化軌道與微粒結構、等電子體、晶胞計算等，推斷元素是解題關鍵，注意掌握等電子體的概念，難度中等．