Question

16．已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，A、B、C、D位于短周期．A位于周期表的s區，其原子中電子層數和未成對電子數相同；B的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同；D原子最外層電子數是次外層電子數的3倍．E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺和氬原子的核外電子排布相同．
請回答下列問題：
（1）B、C、D三種元素的電負性由小到大的順序為C＜N＜O，E的基態原子的電子排布式為[Ar]3d²4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²．
（2）由B、D形成的BD₃^2-離子中，其VSEPR模型名稱是平面三角形，離子的中心原子采用sp²雜化．
（3）已知由A、C、D三種元素按照4：2：3的原子個數比可形成某離子化合物，常溫下測得該離子化合物的水溶液pH=5，則該溶液中水電離出的氫離子濃度為10^-5mol/L．
（4）D、E和鋇三種元素構成的某化合物的晶胞結構如圖所示，該化合物的化學式為BaTiO₃．
（5）納米級的EO₂是一種廣泛使用的催化劑，實驗室往往通過ECl₄在大量水中加熱水解制得EO₂•xH₂O，該反應的化學方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O$\stackrel{△}{?}$TiO₂•xH₂O+4HCl．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，A、B、C、D位于短周期，B的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同，則B為C元素；
A位于周期表的s區，其原子中電子層數和未成對電子數相同，A的原子序數小于B，則A是H元素；
D原子最外層電子數是次外層電子數的3倍，則D是O元素；
C元素原子序數大于B而小于D，所以C是N元素；
E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺和氬原子的核外電子排布相同，則E是Ti元素，
（1）同一周期元素，元素電負性隨著原子序數增大而增大；
E是Ti元素，根據構造原理書寫Ti的基態原子的電子排布式；
（2）由C、O形成的CO₃^2-離子中，根據價層電子對互斥理論判斷VSEPR模型名稱及中心原子雜化方式；
（3）由H、N、O三種元素按照4：2：3的原子個數比可形成某離子化合物為NH₄NO₃，硝酸銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導致溶液呈酸性，常溫下測得該離子化合物的水溶液pH=5，則該溶液中水電離出的氫離子濃度=10^-pH；
（4）O、Ti和鋇三種元素構成的某化合物，根據均攤法確定該化合物的化學式；
（5）納米級的TiO₂是一種廣泛使用的催化劑，實驗室往往通過TiCl₄在大量水中加熱水解制得TiO₂•xH₂O，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式．

解答 解：A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，A、B、C、D位于短周期，B的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同，則B為C元素；
A位于周期表的s區，其原子中電子層數和未成對電子數相同，A的原子序數小于B，則A是H元素；
D原子最外層電子數是次外層電子數的3倍，則D是O元素；
C元素原子序數大于B而小于D，所以C是N元素；
E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺和氬原子的核外電子排布相同，則E是Ti元素，
（1）同一周期元素，元素電負性隨著原子序數增大而增大，所以這三種元素電負性C＜N＜O；
E是Ti元素，根據構造原理知Ti的基態原子的電子排布式為[Ar]3d²4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，
故答案為：C＜N＜O；[Ar]3d²4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；
（2）由C、O形成的CO₃^2-離子中，根據價層電子對互斥理論知，該離子中價層電子對個數是3且不含孤電子對，所以VSEPR模型名稱是平面三角形，中心原子雜化方式為sp²，
故答案為：平面三角形；sp²；
（3）由H、N、O三種元素按照4：2：3的原子個數比可形成某離子化合物為NH₄NO₃，硝酸銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導致溶液呈酸性，常溫下測得該離子化合物的水溶液pH=5，則該溶液中水電離出的氫離子濃度=10^-pHmol/L=10^-5mol/L，
故答案為：10^-5mol/L；
（4）D是O元素，E是Ti元素，O、Ti和鋇三種元素構成的某化合物，根據均攤法知，Ba原子個數是1，O原子個數=12×$\frac{1}{4}$=3，Ti原子個數=8×$\frac{1}{8}$=1，所以其化學式為BaTiO₃，
故答案為：BaTiO₃；
（5）納米級的TiO₂是一種廣泛使用的催化劑，實驗室往往通過TiCl₄在大量水中加熱水解制得TiO₂•xH₂O，根據反應物、生成物及反應條件知該反應方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O$\stackrel{△}{?}$TiO₂•xH₂O+4HCl，
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O$\stackrel{△}{?}$TiO₂•xH₂O+4HCl．

點評 本題考查位置結構性質的相互關系及應用，涉及晶胞計算、鹽類水解、原子雜化方式判斷、電負性、等知識點，這些都是高考高頻點，明確價層電子對互斥理論、構造原理、均攤法、鹽類水解原理即可解答，難點是晶胞計算，題目難度中等．