Question

15．A、B、C、D、E代表五種常見元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中元素E的基態(tài)3d軌道上有2個電子，A的基態(tài)原子中有2個未成對電子，B是地殼中含量最多的元素，C是短周期中最活潑的金屬元素，D與C可形成CD型離子化合物．請回答下列問題：
（1）E的基態(tài)原子價層電子排布式為3d²4s²．
（2）AB₂分子中，A的雜化類型為sp；在元素周期表中A、B及與兩者緊鄰的元素的第一電離能由大到小的順序為（用元素符號表示）N＞O＞C；1個AB₂分子中，含有2個π鍵和2個δ鍵．
（3）AB₂形成的晶體的熔點低于（填“高于”“低于”或“無法判斷”）CD形成的晶體的熔點，原因是CO₂形成的晶體屬于分子晶體，NaCl屬于離子晶體．
（4）E與B形成的一種橙紅色晶體晶胞結構如圖1所示，其化學式為TiO₂（用元素符號表示）．ED₄是制取航天航空工業(yè)材料的重要原料．取上述橙紅色晶體，放在電爐中，通入D₂和A的單質(zhì)后高溫加熱，可制得ED₄，同時產(chǎn)生一種造成溫室效應的氣體，寫出反應的化學方程式：TiO₂+C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+CO₂

（5）由c、D兩元素形成的化合物組成的晶體中，陰、陽離子都具有或近似具有球型對稱結構，它們都可以看作剛性圓球，并彼此“相切”． 如圖2、3所示為C、D形成化合物的晶胞結構圖以及晶胞的剖面圖：若a=5.6×10^-8cm，則該晶體的密度為2.2g•cm^-3．（精確到小數(shù)點后1位）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E代表五種常見元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中元素E的基態(tài)3d軌道上有2個電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，則E為Ti；B是地殼中含量最多的元素，則B為O元素；C是短周期中最活潑的金屬元素，則C為Na；A的基態(tài)原子中有2個未成對電子，原子序數(shù)小于氧，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則A為碳元素；D與C可形成CD型離子化合物，則D為Cl，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E代表五種常見元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中元素E的基態(tài)3d軌道上有2個電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，則E為Ti；B是地殼中含量最多的元素，則B為O元素；C是短周期中最活潑的金屬元素，則C為Na；A的基態(tài)原子中有2個未成對電子，原子序數(shù)小于氧，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則A為碳元素；D與C可形成CD型離子化合物，則D為Cl．
（1）E為Ti，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，基態(tài)原子價層電子排布式為3d²4s²，故答案為：3d²4s²；
（2）CO₂分子結構式為O=C=O，碳原子成2個δ鍵、沒有孤對電子，故C原子采取sp雜化；同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級容納3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C；1個CO₂分子中，含有 2個π鍵和2個δ鍵，
故答案為：sp；N＞O＞C；2；2；
（3）CO₂形成的晶體屬于分子晶體，NaCl屬于離子晶體，通常情況下，離子鍵鍵能高于分子間作用力，故CO₂形成的晶體的熔點低于NaCl，
故答案為：低于；CO₂形成的晶體屬于分子晶體，NaCl屬于離子晶體；
（4）該晶胞中Ti原子個數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2、O原子個數(shù)=2+4×$\frac{1}{2}$=4，則Ti、O原子個數(shù)之比=2：4=1：2，則化學式為TiO₂；TiCl₄是制取航天航空工業(yè)材料的重要原料．取上述橙紅色晶體，放在電爐中，通入Cl₂和碳的單質(zhì)后高溫加熱，可制得TiCl₄，同時產(chǎn)生一種造成溫室效應的氣體，該氣體為二氧化碳，該反應的化學方程式為：TiO₂+C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+CO₂，
故答案為：TiO₂；TiO₂+C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+CO₂；
（5）由Na、Cl兩元素形成的化合物為NaCl，以中間的黑色球為Na⁺離子研究，與之最近的Na⁺離子處于晶胞的棱上，共有12個．晶胞中Na⁺離子數(shù)目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，Cl^-離子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)量=$\frac{4×58.5}{6.02×1{0}^{23}}$g，晶胞體積=（5.6×10^-8cm）³，則該晶體的密度為$\frac{4×58.5}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（5.6×10^-8cm）³=2.2 g•cm^-3，
故答案為：2.2．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及晶胞計算、雜化軌道、電離能、核外電子排布、晶體性質(zhì)等，推斷元素是解題關鍵，注意利用均攤法進行晶胞計算．