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反應生成（NH₄）₂CO₃，根據(jù)電子對互斥理論知CO₃^2-的空間構型為平面三角形，與CO₃^2-互為等電子體的分子或離子為NO₃^-（寫出1個即可）．
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四種物質中沸點最高的是H₂O（填化學式）
（6）SiO₂的結構跟金剛石的結構相似，即SiO₂的結構相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子．觀察如圖金剛石的結構，分析SiO₂的空間結構中，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)，熔沸點低，應屬于分子晶體；
②CO₃^2-中孤電子對數(shù)=$\frac{4+2-2×3}{2}$0，價層電子對數(shù)=3+0=3；原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)相等的微粒互為等電子體；
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四種物質中，常溫下水為液態(tài)，其它三種為氣態(tài)，水的沸點最高；
（6）硅晶體中每個最小環(huán)上含有6個Si原子，形成六元環(huán)，二氧化硅的結構相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個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)，熔沸點低，應屬于分子晶體，
故答案為：分子晶體；
②CO₃^2-中孤電子對數(shù)=$\frac{4+2-2×3}{2}$0，價層電子對數(shù)=3+0=3，其空間結構為平面三角形，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四種物質中，常溫下水為液態(tài)，其它三種為氣態(tài)，水的沸點最高，
故答案為：H₂O；
（6）硅晶體中每個最小環(huán)上含有6個Si原子，形成六元環(huán)，二氧化硅的結構相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個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．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電離能、化學鍵、晶體類型與性質、雜化方式與空間構型判斷、等電子體、晶胞結構等，注意理解同周期第一電離能異常情況，識記中學常見晶胞結構．