Question

17．已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，A、B、C、D位于前三周期．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原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍．同時含有A、B、D三種元素的化合物M是一種居室污染氣體，其分子中所有的原子共平面．A、B兩種元素組成的原子個數比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑．E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺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，A、B、C、D、E用所對應的元素符號表示）
（1）下列敘述正確的是ad（填字母）．
a．M易溶于水，是因為M與水分子間能形成氫鍵，且M是極性分子；N不溶于水，是因為N是非極性分子
b．M和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp²雜化
c．N分子中含有6個σ鍵和3個π鍵
d．N分子中所有原子共面
（2）E的一種氧化物化學式為EO₂，廣泛用于制造高級白色油漆，也是許多反應的催化劑．工業上用含E的礦石[主要成分為FeEO₃（不溶于水，其中Fe為+2價）]作原料制取EO₂．礦石經過硫酸溶液浸泡，生成含EO²⁺的溶液，再經稀釋得EO₂•xH₂O，寫出這兩步反應的離子方程式FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂•XH₂O+2H⁺．
（3）X和Y分別是B和C的氫化物，這兩種氫化物都含有18電子．X和Y的化學式分別是C₂H₆、N₂H₄．兩者沸點的關系為X＜Y（＞或＜）．

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位于前三周期．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，則A為H元素；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，核外電子排布為1s²2s²2p²，故B為碳元素； D原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則D為O元素；C的原子序數介于碳、氧之間，故C為N元素；同時含有A、B、D三種元素的化合物M是一種居室污染氣體，其分子中所有的原子共平面，則M為HCHO；A、B兩種元素組成的原子個數比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑，則N為C₆H₆；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，E原子核外電子數為18+4=22，故E為Ti，據此解答．

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位于前三周期．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，則A為H元素；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，核外電子排布為1s²2s²2p²，故B為碳元素； D原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則D為O元素；C的原子序數介于碳、氧之間，故C為N元素；同時含有A、B、D三種元素的化合物M是一種居室污染氣體，其分子中所有的原子共平面，則M為HCHO；A、B兩種元素組成的原子個數比為1：1的化合物N是常見的有機溶劑，則N為C₆H₆；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，E原子核外電子數為18+4=22，故E為Ti．
（1）a．HCHO中O氧原子電負性很大，能與與水分子形成氫鍵，易溶于水，N為苯，是非極性分子，水分子為極性分子，相似相溶原理，苯難溶于水，故a正確；
b．HCHO中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，碳原子采用sp²雜化，二氧化碳分子為直線型結構，碳原子采用sp雜化，故b錯誤；
c．苯分子中H-C之間是s-sp²形成的σ鍵，C-C之間是sp²形成的σ鍵，苯分子中含有12個σ鍵和1個大π鍵，故c錯誤；
d．苯為平面結構，所有原子處于同一平面，故d正確，
故選：ad；
（2）工業上用含Ti的礦石[主要成分為FeTiO₃（不溶于水，其中Fe為+2價）]作原料制取TiO₂．礦石經過硫酸溶液浸泡，生成含TiO²⁺的溶液，再經稀釋得TiO₂•xH₂O，這兩步反應的離子方程式為：FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O、TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂•XH₂O+2H⁺，
故答案為：FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O、TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂•XH₂O+2H⁺；
（3）X和Y分別是B和C的氫化物，這兩種氫化物都含有18電子，則X為C₂H₆、Y為N₂H₄，N₂H₄分子之間存在氫鍵，沸點高于C₂H₆，
故答案為：C₂H₆；N₂H₄；＜．

點評 本題是對物質結構的考查，推斷元素是解題關鍵，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．