Question

（14分）現有5種短周期元素A、B、C、D、E，原子序數依次增大。A的同位素中有一種核素無中子，B最外層上電子數是次外層電子數的兩倍，C元素最簡單的氫化物Y的水溶液呈堿性，E是短周期中電負性最小的元素。D與可與A、B、C、E四種元素分別形成原子個數比不相同的常見化合物。回答下列問題：
（1）寫出A、E兩元素形成的原子個數比為1:1的化合物的電子式      。
（2）CS₂和B、D元素形成的一種化合物為等電子體，則CS₂的分子結構為    ，1molCS₂中含有的π鍵為           個。
（3）Y的中心原子的雜化軌道類型為     ，分子的立體構型為        。
（4）由A、B、D、E形成的化合物W、Z，其中W由三種元素組成，Z由四種元素組成，水溶液物顯堿性，用離子方程式表示Z溶液顯堿性的原因       。等濃度，等體積的W，Z的混合溶液中，離子濃度由大到小的順序為           。
（5）有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，鈦原子的電子排布式為     ，該氮化鈦的化學式為  ，氮原子的配位數為      。晶胞中N、Ti之間的最近距離為apm，則氮化鈦的密度為 g.cm³（N_A為阿佛加德羅常數值，只列式計算）。

Answer 1

（1）Na⁺[:H]^－（1分）   （2）S＝C＝S（1分），2×6.02×10²³個（1分）
（3）sp³（1分），三角錐形（1分）
（4）HCO₃^－+H₂OH₂CO₃+OH^－（2分）  c(Na⁺)＞c(HCO₃^－)＞c(CO₃^2－)＞c(OH^－)＞c(H⁺)（2分）
（5）1S²2S²2p⁶3S²3d²4S²（1分）  TiN（1分）  6（1分）62×4/(2a×10^－10)N_A（2分）

解析試題分析：現有5種短周期元素A、B、C、D、E，原子序數依次增大。A的同位素中有一種核素無中子，則A是氫元素；B最外層上電子數是次外層電子數的兩倍，因此B是碳元素；C元素最簡單的氫化物Y的水溶液呈堿性，則C是氮元素，Y是氨氣。E是短周期中電負性最小的元素，則E的金屬性最強，因此是鈉元素。D與可與A、B、C、E四種元素分別形成原子個數比不相同的常見化合物，這說明D是氧元素。
（1）A、E兩元素形成的原子個數比為1:1的化合物是氫化鈉，含有離子鍵，電子式為。
（2）CS₂和B、D元素形成的一種化合物為等電子體，該化合物是CO₂，二氧化碳是直線形結構，因此則CS₂的分子結構為直線形，結構式為S＝C＝S。雙鍵是由1個δ鍵和 1個π鍵構成的，1molCS₂分子中含有2個碳硫雙鍵，因此含有的π鍵為2×6.02×10²³個個。
（3）氨氣分子中氮原子含有1對孤對電子，價層電子對數是4，速中心原子的雜化軌道類型為sp³，分子的立體構型為三角錐形。
（4）由A、B、D、E形成的化合物W、Z，其中W由三種元素組成，Z由四種元素組成，水溶液物顯堿性，則該化合物分別是碳酸鈉和碳酸氫鈉，二者均強堿弱酸鹽，水解溶液顯堿性，因此Z溶液顯堿性的原因是HCO₃^－+H₂OH₂CO₃+OH^－。由于碳酸氫根的水解程度大于電離程度，因此等濃度，等體積的W，Z的混合溶液中，離子濃度由大到小的順序為c(Na⁺)＞c(HCO₃^－)＞c(CO₃^2－)＞c(OH^－)＞c(H⁺)。
（5）鈦是22號元素，依據核外電子排布規律可知鈦原子的電子排布式為1S²2S²2p⁶3S²3d²4S²。根據晶胞結構可知鈦原子個數是1+12× ＝4，氮原子個數是8×+6×＝4，因此化學式為TiN。氮原子周圍離氮原子最近的鈦原子個數6個（上下左右前后各1個），因此氮原子的配位數為6。晶胞中N、Ti之間的最近距離為apm，則晶胞的邊長是2a×10^－10 cm，則有 ×N_A＝4，即則氮化鈦的密度為62×4/(2a×10^－10)N_Ag.cm³。
考點：考查元素推斷、核外電子排布、等電子體、共價鍵、雜化軌道、空間構型、水解以及晶胞計算