Question

[化學-選修物質結構與性質]現有A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有如圖所示的結構或結構單元（圖形以外可能有的部分未畫出，虛線不表示化學鍵或分子間作用力，X、Y可以相同也可以不同）．A、B的晶體類型相同，單質A的同素異形體能與B物質發生置換反應．C、D、E、F含有相同的電子數，且D是陽離子，D與F的組成元素相同．C、E、F的晶體類型相同，由E構成的物質常溫下呈液態．
（1）寫出單質A的同素異形體與B物質發生置換反應的化學方程式①

 

；與A同主族的第四周期元素基態原子的電子排布式為②

 

．
（2）上述六種物質或粒子的組成元素中有三種處于同一周期，請寫出這三種元素第一電離能由大到小的順序

 

（用元素符號回答）．
（3）F分子的空間構型是①

 

，屬于②

 

分子（填“極性”或“非極性”），F、E熔、沸點均比同主族同類化合物高，其原因⑨

 

．
（4）C分子的中心原子雜化類型是

 

．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結構或結構單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數，故電子數為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構成的物質常溫下呈液態，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同，單質A的同素異形體能與B物質發生置換反應，A為金剛石，B為二氧化硅，據此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結構或結構單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數，故電子數為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構成的物質常溫下呈液態，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同，單質A的同素異形體能與B物質發生置換反應，A為金剛石，B為二氧化硅，則：
（1）碳與二氧化硅反應生成硅與一氧化碳，反應方程式為SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；同主族的第四周期元素基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²，
故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²；
（2）上述六種物質或粒子的組成元素中C、N、O三種處于同一周期，同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素的2p能級處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故C、N、O三元素第一電離能由大到小的順序：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）F分子是NH₃，為三角錐形結構，分子中正負電荷重心不重合，屬于極性分子．NH₃分子之間存在氫鍵、H₂O分子之間存在氫鍵，氫鍵的作用大于范德華力，熔、沸點高于同主族其它氫化物沸點，
故答案為：三角錐形；極性；NH₃分子之間存在氫鍵、H₂O分子之間存在氫鍵，氫鍵的作用大于范德華力；
（4）C分子是CH₄，中心原子C原子成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數為4，采取sp³雜化，
故答案為：sp³．

點評：本題考查物質的推斷、電離能、雜化軌道、分子的結構與性質等，難度中等，推斷物質或微粒是解題的關鍵，D是陽離子具有正四面體結構是推斷的突破口，需要學生具有扎實的基礎，注意中學常見的具有正四面體結構的物質或微粒．