Question

已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數一次遞增，A、B、C、D位于前三周期，E位于第四周期．有關元素的相關信息如表所示：

元素	相關信息
A	原子的電子層數與未成對電子數相同，其單質氣體在所有的氣體中最輕
B	基態原子核外電子占據三種能量不同的軌道，且每種軌道中的電子總數相同
D	原子的核外電子總數是最內層電子總數的4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：（答題時，A、B、C、D、E須用所對應的元素符號表示）
（1）B、C、D三種元素的第一電離能由大到小的排列順序為

 

．
（2）A、B、D三種元素形成的化合物M是一種裝修的主要污染氣體，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．則化合物M分子中σ鍵和π鍵數目之比為

 

；M與N分子結構的相同點是

 

．
①B原子雜化方式 ②共價鍵鍵角 ③分子極性 ④立體構型
（3）X、Y、Z分別是B、C、D的某種氫化物，這三種氫化物都含有18個電子．X與Y沸點的大小關系為X

 

Y（填“＞”或“＜”），原因是

 

．Z是

 

（填“極性”或“非極性”）分子．
（4）嫦娥三號是用多級火箭發射的，其中三級推進器使用的燃料是液態A₂，氧化劑是液態D₂．
已知：A₂（g）+

1

2

D₂（g）=A₂D（l）△H₁=-285.8kJ/mol …①
A₂（g）=A₂ （l）△H₂=-0.92kJ/mol …②
D₂（g）=D₂（l）△H₃=-6.84kJ/mol …③
請寫出該反應的熱化學方程式

 

（5）E元素的基態原子的電子排布式為

 

．工業上采用電化學法在熔融CaCl₂中直接電解還原ED₂，陰極發生還原反應，ED₂+4e^-=E+2D^2-，制得E單質；陽極（惰性材料）發生反應式為

 

．則CaCl₂在其中所起的作用是

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結構

分析：由A原子的電子層數與未成對電子數相同，其單質氣體在所有的氣體中最輕，推斷A為H元素；B的基態原子核外電子占據三種能量不同的軌道，且每種軌道中的電子總數相同，推斷B為C元素；D原子的核外電子總數是最內層電子總數的4倍，知D是O元素；A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，推知C為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，推斷E為Ti元素，以此解答本題各小問．

解答： 解：A、B、C、D、E五種元素依次為H元素、C元素、N元素、O元素、Ti元素，
（1）同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p軌道容納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，所以第一電離能大小關系為N＞O＞C；
故答案為：N＞O＞C；  
（2）M是裝修的主要污染物，分子中所有的原子共平面，知M為甲醛（HCHO）．甲醛分子中的2個C-H和C=O鍵中的一個鍵為σ鍵，C=O中的另一個鍵為π鍵；
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，知N為苯．
①HCHO、苯中C原子成3個σ鍵，不含孤對電子，采取sp²雜化，故①正確；
②HCHO、苯的鍵角均為120°，故②正確；
③甲醛是極性分子，苯具平面對稱結構是非極性分子，故③錯誤；
④甲醛分子是平面三角形，苯分子式正六邊形，④錯誤．
故答案為：3：1； ①②；，
（3）X、Y、Z分別是B、C、D的某種氫化物，這三種氫化物都含有18個電子．推知X、Y、Z分別是C₂H₆、和H₂O₂．N₂H₄分子間存在氫鍵，C₂H₆分子間是范德華力導致了N₂H₄的沸點大；H₂O₂正負電荷中心不重合，是極性分子；
故答案為：＜； N₂H₄分子間存在氫鍵，C₂H₆分子間是范德華力；極性；
（4）由蓋斯定律可知①×2-②-③即得所求熱化學方程式2H₂（l）+O₂（l）=2H₂O（l）△H=-562.92kJ/mol；
故答案為：2H₂（l）+O₂（l）=2H₂O（l）△H=-562.92kJ/mol；
（5）鈦（Ti）的基態電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；陰離子在陽極失電子2O^2--4e^-=O₂↑；TiO₂的熔點較高，不易溶化，在熔融CaCl₂中能降低熔點．
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；2O^2--4e^-=O₂↑；降低TiO₂的熔點（或作助燃劑）．

點評：本題考查原子結構與元素周期律的關系，題目難度不大，正確推斷元素的種類是解答本題的關鍵，要正確把握元素周期律的遞變規律．