已知X.Y.Z.M.Q五种元素的原子序数依次递增,X.Y.M三种元素组成的一种化合物A是新装修居室中常含有的一种有害气体．Q4+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.X.Y.Z.M.Q用所对应的元素符号表示)(1)元素周期表中Z元素位于第二周期VA族.Q的基态原子的外围电子排布式为3d24s2．与YZM-互为等电子体的分子的化学式为CO2� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

14．

已知X、Y、Z、M、Q五种元素的原子序数依次递增；X、Y、M三种元素组成的一种化合物A是新装修居室中常含有的一种有害气体．Q⁴⁺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，X、Y、Z、M、Q用所对应的元素符号表示）
（1）元素周期表中Z元素位于第二周期VA族，Q的基态原子的外围电子排布式为3d²4s²．与YZM^-互为等电子体的分子的化学式为CO₂（写1种即可）．
（2）下列叙述正确的是ad．（填字母）
a．A与X₂M间能形成氢键
b．A和YM₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
c．ZX₃是含有极性键的非极性分子
d．YM₂晶体的熔点、沸点比二氧化硅晶体的低
（3）纳米QM₂是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下：

化合物甲的分子中采取sp²杂化的碳原子个数为7，化合物乙中采取sp³杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C．
（4）Z与Q形成的一种离子化合物晶体的晶胞如图所示，则该晶体的化学式为TiC，若该晶体的密度为ρg•cm^-3，则晶胞中Z、Q之间的最短距离为$\frac{1}{2}$×$\root{3}{\frac{4m}{ρ{N}_{A}}}$cm．（N_A为阿伏加德罗常数的数值，M为该物质的摩尔质量，只列算式）．

分析 X、Y、Z、M、Q五种元素的原子序数依次递增；X、Y、M三种元素组成的一种化合物A是新装修居室中常含有的一种有害气体，A为HCHO，可知X为H元素、Y为C元素、M为O元素；Z的原子序数介于碳、氧之间，则Z为N元素；Q⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，原子序数为22，Q为Ti元素．
（1）主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数；
Q为Ti，原子核外电子数为22，根据能量最低原理书写外围电子排布式；
原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体；
（2）a．甲醛中O原子与水分子中H原子之间可以形成氢键
b．HCHO中C原子杂化轨道数目为3，CO₂分子中C原子杂化轨道数目为2；
c．NH₃为三角锥形结构，分子中正负电荷重心不重合；
d．CO₂晶体属于分子晶体，二氧化硅晶体属于原子晶体；
（3）化合物甲的分子中苯环及羰基中碳原子的杂化轨道数目为3；化合物乙中采取sp³杂化的原子有C、N、O，同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（4）根据均摊法计算晶胞中C、Ti原子数目，确定化学式，晶胞中Z、Q之间的最短距离为晶胞棱长的$\frac{1}{2}$，表示出晶胞质量，结合m=ρV计算晶胞棱长．

解答解：X、Y、Z、M、Q五种元素的原子序数依次递增；X、Y、M三种元素组成的一种化合物A是新装修居室中常含有的一种有害气体，A为HCHO，可知X为H元素、Y为C元素、M为O元素；Z的原子序数介于碳、氧之间，则Z为N元素；Q⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，原子序数为22，Q为Ti元素．
（1）Z为N元素，原子核外有2个电子层，最外层电子数为5，处于周期表中第二周期VA族，
Q为Ti，原子核外电子数为22，其电子基态电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，则外围电子排布为3d²4s²，
原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体，与CNO^-互为等电子体的分子的化学式为CO₂等，
故答案为：二；VA；3d²4s²；CO₂；
（2）a．甲醛中O原子与水分子中H原子之间可以形成氢键，故a正确；
b．HCHO中C原子杂化轨道数目为3，采用sp²杂化，CO₂分子中C原子杂化轨道数目为2，采用sp杂化，故b错误；
c．NH₃为三角锥形结构，分子中正负电荷重心不重合，属于极性分子，N原子与H原子之间形成极性键，故错误；
d．CO₂晶体属于分子晶体，二氧化硅晶体属于原子晶体，二氧化碳晶体熔点比二氧化硅的低，故d正确，
故选：ad；
（3）化合物甲的分子中苯环及羰基中碳原子的杂化轨道数目为3，采取sp²杂化的碳原子为7个；化合物乙中采取sp³杂化的原子有C、N、O，同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：N＞O＞C，
故答案为：7；N＞O＞C；
（4）晶胞中大黑色球数目为1+12×$\frac{1}{4}$=3、小黑色球数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故该晶体的化学式为TiC，晶胞中Z、Q之间的最短距离为晶胞棱长的$\frac{1}{2}$，晶胞质量为$\frac{4×M}{{N}_{A}}$g，该晶体的密度为ρg•cm^-3，则棱长=$\root{3}{\frac{4×\frac{M}{{N}_{A}}g}{ρg•c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{4m}{ρ{N}_{A}}}$cm，则Z、Q之间的最短距离为$\frac{1}{2}$×$\root{3}{\frac{4m}{ρ{N}_{A}}}$，
故答案为：TiC；$\frac{1}{2}$×$\root{3}{\frac{4m}{ρ{N}_{A}}}$．

点评本题考查物质结构与性质，题目比较综合，涉及电子排布式、电离能、杂化类型、分子结构与性质、等电子体、晶体类型、晶胞计算等，注意同周期第一电离能易错情况，掌握均摊法进行晶胞的有关计算，难度中等．

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