Question

Q、R、X、Y、Z为周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。已知：
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Z有“生物金属”之称，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题（答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）：
（1）Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，化合物M的空间构型为             ，其中心原子采取       杂化；Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂，化合物N在固态时的晶体类型为              。
（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为                      。
（3）由上述一种或多种元素组成的与RY₂互为等电子体的分子为         （写分子式）。
（4）由R、X、Y三种元素组成的RXY^-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成X₂、RY₂等物
质，该反应的离子方程式为                                  。
（5）Z原子基态时的外围电子排布式为                    ；已知Z的一种含氧酸钡盐的密度为ρ g.cm^-3，其晶胞的结构如图所示，则晶  体中氧原子与钡原子的最近距离为          cm。（只要求列算式， 不必计算出数值。阿伏伽德罗常数为N_A）

Answer 1

（1）平面三角形     sp²      分子晶体
（2）C < O < N
（3）N₂O
（4）2CNO+ 2H+ 3ClO= N₂↑ + 2CO₂↑ + 3C1+ H₂O
（5）3d²4s²    

试题分析：根据①可知Q为H元素；根据②可知R 的核外电子排布式为1S²2S²2P²; 则R为C元素；根据③可知Y的核外电子排布式为1S²2S²2P⁴; 则Y为O元素；因为原子序数X的大于6小于8 ，所以X为N元素。④氩为18号元素，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同。则Z为22号Ti元素. (1)化合物M是甲醛HCHO，其空间构型为平面三角形，其中的C原子与2个H原子形成δ键，与O原子形成了1个δ键，1个Π键。所以C的杂化方式为sp²。化合物N由C、H按照1:1个数比组成的有机溶剂，则N为苯(C₆H₆).它是由分子构成的物质，在固态时是分子晶体。（2）C、N、O是同一周期的元素，因为N元素的原子最外层电子处于半充满的稳定状态，难失去电子，第一电离能比较大。原子序数越大，原子半径就越小，失去电子越来越难，所以电离能逐渐增大。但是由于N原子的核外电子电子处于半充满的稳定状态，所以电离能比O还大。O比C原子半径小，难失去电子。因此它们的第一电离能大小关系为C<O<N。因此这三种元素的第一电离能的大小关系是: C < O < N . （3）等电子体是原子数相同。电子数的物质。RY₂为CO₂，则由上述一种或多种元素组成的与CO₂互为等电子体的分子N₂O。（4）根据题意可知离子方程式为：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O。（5）Ti的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s². 所以其基态时的外围电子排布式为3d²4s²。晶胞中含有的各元素的原子个数为：Ba :1;Ti：8×1/8="1;" O:12×1/4=3.所以晶体的化学式为BaTiO₃.由晶胞的结构示意图可知：Ba原子与O的最近距离为面对角线的一半。假如晶胞的边长为acm,则;;所以；因此Ba原子与O的最近距离为。