Question

17．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B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； D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍．同时含有A、B、D三种元素的化合物M是一种居室污染气体，其分子中所有的原子共平面．A、B两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂．E有“生物金属”之称，E⁴⁺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，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）
（1）下列叙述正确的是ad（填字母）．
a．M易溶于水，是因为M与水分子间能形成氢键，且M是极性分子；N不溶于水，是因为N是非极性分子
b．M和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp²杂化
c．N分子中含有6个σ键和3个π键
d．N分子中所有原子共面
（2）E的一种氧化物化学式为EO₂，广泛用于制造高级白色油漆，也是许多反应的催化剂．工业上用含E的矿石[主要成分为FeEO₃（不溶于水，其中Fe为+2价）]作原料制取EO₂．矿石经过硫酸溶液浸泡，生成含EO²⁺的溶液，再经稀释得EO₂•xH₂O，写出这两步反应的离子方程式FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂•XH₂O+2H⁺．
（3）X和Y分别是B和C的氢化物，这两种氢化物都含有18电子．X和Y的化学式分别是C₂H₆、N₂H₄．两者沸点的关系为X＜Y（＞或＜）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同，则A为H元素；B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，核外电子排布为1s²2s²2p²，故B为碳元素； D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；同时含有A、B、D三种元素的化合物M是一种居室污染气体，其分子中所有的原子共平面，则M为HCHO；A、B两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂，则N为C₆H₆；E有“生物金属”之称，E⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，E原子核外电子数为18+4=22，故E为Ti，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同，则A为H元素；B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，核外电子排布为1s²2s²2p²，故B为碳元素； D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；同时含有A、B、D三种元素的化合物M是一种居室污染气体，其分子中所有的原子共平面，则M为HCHO；A、B两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂，则N为C₆H₆；E有“生物金属”之称，E⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，E原子核外电子数为18+4=22，故E为Ti．
（1）a．HCHO中O氧原子电负性很大，能与与水分子形成氢键，易溶于水，N为苯，是非极性分子，水分子为极性分子，相似相溶原理，苯难溶于水，故a正确；
b．HCHO中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，碳原子采用sp²杂化，二氧化碳分子为直线型结构，碳原子采用sp杂化，故b错误；
c．苯分子中H-C之间是s-sp²形成的σ键，C-C之间是sp²形成的σ键，苯分子中含有12个σ键和1个大π键，故c错误；
d．苯为平面结构，所有原子处于同一平面，故d正确，
故选：ad；
（2）工业上用含Ti的矿石[主要成分为FeTiO₃（不溶于水，其中Fe为+2价）]作原料制取TiO₂．矿石经过硫酸溶液浸泡，生成含TiO²⁺的溶液，再经稀释得TiO₂•xH₂O，这两步反应的离子方程式为：FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O、TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂•XH₂O+2H⁺，
故答案为：FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O、TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂•XH₂O+2H⁺；
（3）X和Y分别是B和C的氢化物，这两种氢化物都含有18电子，则X为C₂H₆、Y为N₂H₄，N₂H₄分子之间存在氢键，沸点高于C₂H₆，
故答案为：C₂H₆；N₂H₄；＜．

点评 本题是对物质结构的考查，推断元素是解题关键，需要学生具备扎实的基础，难度中等．