Question

已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s區，其原子中電子層數和未成對電子數相同；B的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同；D原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍．A、B、D三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，E是過渡元素且為地殼中含量較多的金屬元素之一．請回答下列問題：
（1）化合物M的結構簡式為

HCHO

．
（2）在元素周期表中，E元素位于第

四

周期

Ⅷ

族．用電子排布式寫出E元素基態原子的價電子構型

3d⁶4s²

．
（3）元素C與D的第一電離能的大小關系是C

＞

D（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）在一密閉容器中發生反應2CD₂（g）?2CD（g）+D₂（g）△H＞O，反應過程中CD₂的濃度隨時間變化的情況如圖所示．
①依曲線A，反應在3min內D₂的平均反應速率為

0.0117mol/（L?min）

．
②若曲線A、B分別表示該反應在某不同條件下的反應情況，則此條件是

溫度

（填“濃度”、“壓強”、“溫度”或“催化劑”）．
③曲線A、B分別對應的反應平衡常數大小關系是K_A

＜

K_B（填“＞”、“＜”或“=”）
（5）甲同學用圖1所示裝置對E元素單質與濃硫酸的反應進行實驗．①檢查裝置氣密性后，將過量的E元素單質和一定量的濃硫酸放入燒瓶，塞緊橡皮塞，開始計時．t₁時開始加熱，在鐵屑表面逐漸產生氣泡，當有大量氣泡產生時，控制反應溫度基本不變．甲同學將收集到的氣體體積與時間的關系粗略地表示為圖2．在0～t₁時間段，E表面沒有氣泡生成，說明E在濃硫酸中發生了

鈍化

；t₁～t₂時間段，反應生成的氣體是

SO₂、H₂

．寫出開始加熱時發生反應的化學方程式

2Fe+6H₂SO₄（濃）

△  .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O

．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，A、B、C、D位于前三周期．
A位于周期表的s區，其原子中電子層數和未成對電子數相同，則A為氫元素；
B的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同，則B為碳元素；
D原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，則D為氧元素．A、B、D三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，化合物M為HCHO；C原子序數介于碳元素與氧元素之間，則C為氮元素．
E是過渡元素且為地殼中含量較多的金屬元素之一，則E為Fe元素．

解答：解：A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次遞增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s區，其原子中電子層數和未成對電子數相同，則A為氫元素；B的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同，則B為碳元素；D原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，則D為氧元素．A、B、D三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，化合物M為HCHO；C原子序數介于碳元素與氧元素之間，則C為氮元素．
E是過渡元素且為地殼中含量較多的金屬元素之一，則E為Fe元素．
即A為氫元素；B為碳元素；C為氮元素；D為氧元素；E為Fe元素．化合物M為HCHO．
（1）化合物M為甲醛，結構簡式為HCHO．
故答案為：HCHO．
（2）E為Fe元素，質子數為26，處于第四周期第Ⅷ族，Fe元素基態原子的價電子構型3d⁶4s²．
故答案為：四；Ⅷ；3d⁶4s²．
（3）C為氮元素，D為氧元素；氮元素原子的2p能級有3個電子處于半滿穩定狀態，能量低，所以元素C與D的第一電離能的大小關系是C＞D．
故答案為：＞．
（4）在一密閉容器中發生反應2CD₂（g）?2CD（g）+D₂（g）△H＞O，反應過程中CD₂的濃度隨時間變化的情況如圖所示．
①由圖曲線A可知，3min內濃度CD₂變化為0.2mol/L-0.13mol/L=0.07mol/L，由方程式可知△c（D₂）=

1

2

×0.07mol/L=0.035mol/L，所以3min內v（D₂）=

0.035mol /L

3min

=0.0117mol/（L?min）．
故答案為：0.0117mol/（L?min）．
②由圖象曲線A、B的變化可知，曲線B到達平衡時間較曲線A短，反應速率快，平衡時CD₂濃度較曲線A低，轉化率高．
該反應為體積減小的吸熱反應，增大CD₂濃度，反應加快，但CD₂轉化率降低；增大壓強，反應加快，但CD₂轉化率降低；使用催化劑，反應加快，轉化率不變；升高溫度，反應加快，平衡向正反應方向移動，CD₂轉化率增大．故為升高溫度．
故答案為：溫度．
③由②分析可知，曲線B的溫度比曲線A的溫度高，該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應移動，平衡常數增大，即K_A＜K_B．
故答案為：＜．
（5）常溫下，鐵在濃硫酸中發生鈍化，在0～t₁時間段，E表面沒有氣泡生成，說明E在濃硫酸中發生了鈍化；
濃硫酸能與強氧化性，開始為濃硫酸將鐵氧化為Fe³⁺，自身被還原為二氧化硫，反應方程式為2Fe+6H₂SO₄（濃）

△  .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．隨反應進行，濃硫酸變為稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵與氫氣，發生反應Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，所以t₁～t₂時間段，反應生成的氣體是 SO₂、H₂．
故答案為：鈍化；SO₂、H₂；2Fe+6H₂SO₄（濃）

△  .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．

點評：題目綜合性較大，以元素推斷為載體，考查原子的結構性質與位置關系、核外電子排布、反應速率及影響因素、圖象分析、元素化合物知識等，難度中等，是對所學知識的綜合運用與能力的考查，注意基礎知識的掌握．