Question

4．CH₄、NH₃、H₂O和HF均為含10e^-的分子．
（1）C、N、O、F四種元素中，與基態(tài)C原子的核外未成對電子數(shù)相等的元素是氧（寫元素名稱），其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁴．
（2）C、N、O、F四種元素第一電離能由大到小的順序是F＞N＞O＞C（用元素符號表示）．
（3）CH₄、NH₃和H₂O分子中，從原子軌道的重疊方向來說，三種分子均含有共價(jià)鍵類型為σ鍵，其中三種分子的中心原子的雜化軌道類型均為sp³．
（4）CH₄燃燒生成CO、CO₂和H₂O
①在CO氣流中輕微加熱金屬鎳（Ni），生成無色揮發(fā)性液態(tài)Ni（CO）₄，試推測四羰基鎳的晶體類型為分子晶體．
②CO₂、H₂O和NH₃反應(yīng)生成（NH₄）₂CO₃，根據(jù)電子對互斥理論知CO₃^2-的空間構(gòu)型為平面三角形，與CO₃^2-互為等電子體的分子或離子為NO₃^-（寫出1個(gè)即可）．
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四種物質(zhì)中沸點(diǎn)最高的是H₂O（填化學(xué)式）
（6）SiO₂的結(jié)構(gòu)跟金剛石的結(jié)構(gòu)相似，即SiO₂的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子．觀察如圖金剛石的結(jié)構(gòu)，分析SiO₂的空間結(jié)構(gòu)中，Si、O形成的最小環(huán)上O原子的數(shù)目是6．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)C原子的核外未成對電子數(shù)為2，O元素原子核外未成對電子數(shù)也是2；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（3）從原子軌道的重疊方向來說，共價(jià)鍵分為σ鍵與π鍵，單鍵為σ鍵，雜化軌道數(shù)目=σ鍵+孤電子對數(shù)，三種分子的中心原子雜化軌道數(shù)目均為4；
（4）①Ni（CO）₄為無色揮發(fā)性液態(tài)，熔沸點(diǎn)低，應(yīng)屬于分子晶體；
②CO₃^2-中孤電子對數(shù)=$\frac{4+2-2×3}{2}$0，價(jià)層電子對數(shù)=3+0=3；原子數(shù)目相等、價(jià)電子總數(shù)相等的微�；�為等電子體；
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四種物質(zhì)中，常溫下水為液態(tài)，其它三種為氣態(tài)，水的沸點(diǎn)最高；
（6）硅晶體中每個(gè)最小環(huán)上含有6個(gè)Si原子，形成六元環(huán)，二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子，所以Si、O原子形成的最小環(huán)上O原子的數(shù)目是6．

解答 解：（1）基態(tài)C原子的核外未成對電子數(shù)為2，N、O、F原子核外未成對電子數(shù)分別為3、2、1，O原子核外電子排布為：1s²2s²2p⁴，
故答案為：氧；1s²2s²2p⁴；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能F＞N＞O＞C，
故答案為：F＞N＞O＞C；
（3）從原子軌道的重疊方向來說，共價(jià)鍵分為σ鍵與π鍵，三種分子均形成單鍵，屬于σ鍵，雜化軌道數(shù)目=σ鍵+孤電子對數(shù)，三種分子的中心原子雜化軌道數(shù)目均為4，均采取sp³雜化，
故答案為：σ鍵；sp³；
（4）①Ni（CO）₄為無色揮發(fā)性液態(tài)，熔沸點(diǎn)低，應(yīng)屬于分子晶體，
故答案為：分子晶體；
②CO₃^2-中孤電子對數(shù)=$\frac{4+2-2×3}{2}$0，價(jià)層電子對數(shù)=3+0=3，其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，與CO₃^2-互為等電子體的分子或離子為NO₃^-等，
故答案為：平面三角形；NO₃^-；
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四種物質(zhì)中，常溫下水為液態(tài)，其它三種為氣態(tài)，水的沸點(diǎn)最高，
故答案為：H₂O；
（6）硅晶體中每個(gè)最小環(huán)上含有6個(gè)Si原子，形成六元環(huán)，二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子，所以Si、O原子形成的最小環(huán)上O原子的數(shù)目是6，
故答案為：6．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、化學(xué)鍵、晶體類型與性質(zhì)、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、等電子體、晶胞結(jié)構(gòu)等，注意理解同周期第一電離能異常情況，識記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)．