(13分)碳、氮、氧、氟都是位于第二周期的重要的非金屬元素。請回答下列問題:

(1)基態(tài)氟原子的核外電子排布式是______________ 。

(2)C、N、O、F四種元素第一電離能從大到小的順序是_________________。

(3)①碳和另外三種元素均可形成化合物。四氟化碳的空間構型為____________,CF4可以利用甲烷與Cl2和HF在一定條件下反應來制備,其反應化學方程式為__ __ ___。

②CO是__________分子(填“極性”或“非極性”),CO的常見等電子體為N2、CN-,已知CN-與N2結構相似,推算HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為___________。

③C3N4是一種新型材料,它的硬度比金剛石還高,可做切割工具,可推測出C3N4屬于_________晶體。

(4)N4分子結構和白磷一樣都是正四面體。又已知斷裂1molN-N鍵吸收167kJ熱量,生成1 molN≡N鍵放出942kJ熱量,0.1 molN4轉變?yōu)镹2將放出____________熱量:

(5)CaF2和CaC2都屬于離子晶體。CaF2晶體的密度為a g·cm-3,則晶胞(如圖)的體積是_______________(只要求列出算式)。

(6)CaC2晶體的晶胞與氯化鈉相似,但由于CaC2晶體中的C22-存在,使晶胞沿一個方向拉長,則CaC2晶體中1個C22-周圍距離最近且相等的Ca2+數(shù)目為__________,C22-與O22+ 互為等電子體,O22+的電子式為____________。

 

(1)1s22s22p5 (2)F>N>O>C

(3)①正四面體 CH4 + 4 Cl2 + 4 HF CF4 + 8 HCl (2分)

②極性 1:1(或2:2) ③ 原子

(4)88.2 kJ (5) (2分)

(6)4

 

【解析】

試題分析:(1)F為9號元素核外有9個電子,根據(jù)構造原理其電子排布式為:1s22s22p5。

(2)同一周期元素中,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢,但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素,這幾種元素都是第二周期元素,它們的族序數(shù)分別是:第IVA族、第VA族、第VIA族、第VIIA族,所以它們的第一電離能大小順序是F>N>O>C。

(3)①四氟化碳與甲烷的空間構型相同,所以四氟化碳的空間構型為正四面體;甲烷與Cl2和HF反應生成四氟化碳,其反應的化學方程式為:CH4 + 4 Cl2 + 4 HF CF4 + 8 HCl。

②CO中C原子與O原子間形成的共價鍵為極性鍵,CO為直線分子,所以CO為極性分子;CN-與N2結構相似,C原子與N原子之間形成三鍵,則HCN分子結構式為H-C≡N,三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵,單鍵屬于σ鍵,故HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1:1。

③C3N4是一種新型材料,它的硬度比金剛石還高,具有原子晶體的物理性質,所以屬于原子晶體。

(4)由題意知,N≡N的鍵能為942kJ/mol,N-N鍵的鍵能為167kJ/mol,生成1molN4的反應為:2N2(g)=N4(g),反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能,故反應熱△H=2×942kJ/mol-6×167kJ/mol=+882kJ/mol,所以0.1molN4轉變?yōu)镹2將放出88.2kJ熱量。

(5)在晶胞中Ca2+數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4,F(xiàn)-數(shù)目為8,則V=m÷ρ=4×78g/mol÷(ag?cm-3×6.02×1023mol-1)=。

(6)氯化鈉晶胞中配位數(shù)為6,每個陰離子周圍距離最近且相等的陽離子數(shù)目為6,由于CaC2晶體中的C22-存在,使晶胞沿一個方向拉長,則CaC2晶體中1個C22-周圍距離最近且相等的Ca2+數(shù)目減少,為4個;根據(jù)等電子體的結構相似,則O22+的電子式 。

考點:本題考查原子核外電子排布、元素電離能、電負性的含義及應用、“等電子原理”的應用、晶胞的計算、反應熱和焓變。

 

練習冊系列答案
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A.①>②>③>④ B.②>③=①>④

C.③>②>④>① D.③=①>②>④

 

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