Question

（13分）碳、氮、氧、氟都是位于第二周期的重要的非金屬元素。請(qǐng)回答下列問(wèn)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(gòu)型為____________，CF4可以利用甲烷與Cl2和HF在一定條件下反應(yīng)來(lái)制備，其反應(yīng)化學(xué)方程式為__ __ ___。

②CO是__________分子(填“極性”或“非極性”)，CO的常見(jiàn)等電子體為N2、CN－，已知CN－與N2結(jié)構(gòu)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(cè)出C3N4屬于_________晶體。

（4）N4分子結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(gè)方向拉長(zhǎng)，則CaC2晶體中1個(gè)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____________。

 

Answer 1

（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(hào)元素核外有9個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)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(shì)，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(gòu)型相同，所以四氟化碳的空間構(gòu)型為正四面體；甲烷與Cl2和HF反應(yīng)生成四氟化碳，其反應(yīng)的化學(xué)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(jià)鍵為極性鍵，CO為直線分子，所以CO為極性分子；CN-與N2結(jié)構(gòu)相似，C原子與N原子之間形成三鍵，則HCN分子結(jié)構(gòu)式為H-C≡N，三鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)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(zhì)，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(yīng)為：2N2（g）=N4（g），反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，故反應(yīng)熱△H=2×942kJ/mol-6×167kJ/mol=+882kJ/mol，所以0.1molN4轉(zhuǎn)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(gè)陰離子周圍距離最近且相等的陽(yáng)離子數(shù)目為6，由于CaC2晶體中的C22-存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，則CaC2晶體中1個(gè)C22-周圍距離最近且相等的Ca2+數(shù)目減少，為4個(gè)；根據(jù)等電子體的結(jié)構(gòu)相似，則O22+的電子式 。

考點(diǎn)：本題考查原子核外電子排布、元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用、“等電子原理”的應(yīng)用、晶胞的計(jì)算、反應(yīng)熱和焓變。