Question

Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．已知：
①Q(mào)為元素周期表中原子半徑最小的元素；
②R的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同；
③Y的基態(tài)原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍；
④Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M（Q₂RY）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(shù)比為1：1的化合物N（R₆Q₆）是中學化學中常見的有機溶劑；
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

 

，其中心原子采取

 

雜化；化合物N在固態(tài)時的晶體類型為

 

．
（2）R、X、Y三種元素的第一電離能由小到大的順序為

 

；
（3）由R、Y兩種元素組成的與RXY^-互為等電子體的分子的電子式為

 

；
（4）用氫鍵表示式寫出X的氫化物溶液中存在的所有氫鍵

 

．
（5）Z原子基態(tài)時的電子排布式為

 

；Z的一種含氧酸鋇鹽的晶胞結構如圖所示，晶體內(nèi)與每個Z原子等距離且最近的氧原子數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質(zhì)的相互關系應用,晶胞的計算

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：Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素，已知：①Q(mào)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(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則R為C元素；③Y的基態(tài)原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，應為O元素；⑤Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子序數(shù)為22，應為Ti元素；結合原子序數(shù)可知，X為N元素；④Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M（Q₂RY）是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，則M為HCHO，Q、R兩種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N（R₆Q₆）是中學化學中常見的有機溶劑，R為C₆H₆，據(jù)此解答．

解答： 解：Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素，已知：①Q(mào)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(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則R為C元素；③Y的基態(tài)原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，應為O元素；⑤Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子序數(shù)為22，應為Ti元素；結合原子序數(shù)可知，X為N元素；④Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M（Q₂RY）是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，則M為HCHO，Q、R兩種元素組成的原子個數(shù)比為1：1的化合物N（R₆Q₆）是中學化學中常見的有機溶劑，R為C₆H₆，
（1）化合物M為HCHO，碳原子的孤電子對數(shù)為0，碳原子的σ鍵數(shù)為3，則碳原子采取sp²雜化，空間結構為平面三角形，化合物N為苯，由苯分子直接構成的，則N在固態(tài)時的晶體類型為分子晶體，
故答案為：平面三角形；sp²；分子晶體；
（2）R、X、Y三種元素的分別為C、N、O，同周期元素從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，則C元素的最小，但N原子的電子排布中2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，則失去1個電子更難，第一電離能高于O元素，故第一電離能C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（3）與CNO^-互為等電子體且由C、O組成的分子為CO₂，CO₂電子式為，
故答案為：；
（4）N、O和氫原子之間能形成氫鍵，N的氫化物的水溶液，含有NH₃分子以及H₂O分子，存在的所有氫鍵為：N-H…N、N-H…O、O-H…O、O-H…N，
故答案為：N-H…N、N-H…O、O-H…O、O-H…N；
（5）Z為Ti，核外電子數(shù)為22，原子基態(tài)時的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；由晶體結構圖可知，晶體內(nèi)與每個Z原子等距離且最近的氧原子在棱的位置，關于Z原子對稱，則氧原子數(shù)為3×2=6，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；6．

點評：本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及分子結構、雜化軌道、電離能、核外電子排布式、氫鍵、晶胞結構等，推斷元素是解題關鍵，注意理解同周期元素中第一電離能發(fā)生突躍原因，難度中等．