Question

9．Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數依次遞增的前四周期元素．已知：
①Q為元素周期表中原子半徑最小的元素；
②R的基態原子中電子占據三種能量不同的能級，且每種能級中的電子總數相同；
③Y的基態原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍；
④Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，Q、R兩種元素組成的原子個數比為1：1的化合物N的質荷比最大值為78；
⑤Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺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，Q、R、X、Y、Z用所對應的元素符號表示）
（1）化合物M的空間構型為平面三角形，其中心原子采取sp²雜化；化合物N在固態時的晶體類型為分子晶體．
（2）R、X、Y三種元素的第一電離能由小到大的順序為C＜O＜N．
（3）由上述一種或多種元素組成的與RY₂互為等電子體的分子為N₂O（寫分子式）．
（4）Z原子基態時的外圍電子排布式為3d²4s²；Z的一種含氧酸鋇鹽的晶胞 結構如圖所示，晶體內與每個Z原子等距離且最近的氧原子數為6．
（5）由R、X、Y三種元素組成的RXY^-離子在酸性條件下可與NaClO溶液反應，生成X₂、RY₂等物質．該反應的離子方程式為2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數依次遞增的前四周期元素，
①Q為元素周期表中原子半徑最小的元素，則Q為H元素；
②R的基態原子中電子占據三種能量不同的能級，說明R原子含有1S、2S、2P能級，且每種能級中的電子總數相同，則R元素的原子序數是6，為C元素；
③Y的基態原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，M為HCHO，則Y是O元素，X元素的原子序數大于C而小于O元素，所以X為N元素，Q、R兩種元素組成的原子個數比為1：1的化合物N的質荷比最大值為78，則N為苯；
⑤Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則Z的原子序數是22，所以Z為Ti元素，結合原子的結構和性質解答．

解答 解：Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數依次遞增的前四周期元素，
①Q為元素周期表中原子半徑最小的元素，則Q為H元素；
②R的基態原子中電子占據三種能量不同的能級，說明R原子含有1S、2S、2P能級，且每種能級中的電子總數相同，則R元素的原子序數是6，為C元素；
③Y的基態原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，M為HCHO，則Y是O元素，X元素的原子序數大于C而小于O元素，所以X為N元素，Q、R兩種元素組成的原子個數比為1：1的化合物N的質荷比最大值為78，則N為苯；
⑤Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則Z的原子序數是22，所以Z為Ti元素；
（1）M為HCHO，價層電子對個數=3+$\frac{1}{2}$=3且不含孤電子對，所以其空間構型為平面三角形，C原子雜化方式為sp²，N為苯，苯的構成微粒是分子，所以苯為分子晶體，
故答案為：平面三角形；sp²；分子晶體；
（2）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，這幾種元素分別是C、N、O元素，則其第一電離能從小到大順序是：C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（3）原子個數相等價電子數相等的微粒為等電子體，與二氧化碳互為等電子體的分子有：N₂O，
故答案為：N₂O；
（4）Ti元素為22號元素，其原子中3d能級、4s能級上各有兩個電子，3d、4s能級上電子為其外圍電子，所以其外圍電子排布式為3d²4s²，以晶胞頂點為中心，采用沿X、Y、Z三軸切割的方法知，鈦的一種含氧酸鋇鹽的晶胞結構如圖所示，晶體內與每個鈦原子等距離且最近的氧原子數為6，
故答案為：3d²4s²；6；
（5）由R、X、Y三種元素組成的CNO^-離子在酸性條件下可與NaClO溶液反應，二者發生氧化還原反應生成N₂、CO₂，同時還生成氯離子和水，離子方程式為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O，
故答案為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O．

點評 本題考查了物質結構和性質，涉及晶胞的計算、氧化還原反應、元素周期律、等電子體等知識點，這些知識點是學習重點，根據原子結構正確判斷元素是解本題關鍵，再結合基本概念、基本規律等知識點來分析解答，難度較大．