Question

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）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，其反應方程式為___________；CO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鍵數目之比為___________；C₃N₄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轉變為N₂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C存在，使晶胞沿一個方向拉長，則CaC₂晶體中1個C周圍距離最近且相等的Ca^2＋數目為__________，C與O 互為等電子體，O的電子式為____________。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁵  (1分)    （2）F＞N＞O＞C  (2分)
（3）正四面體(1分) CH₄ + 4 Cl₂ + 4 HF CF₄ + 8 HCl(2分)。
極性(1分)  1:1(或2:2)(1分)原子(1分)
（4） 88.2 kJ(2分)     （5）(2分)
（6） 4 (1分)(1分)

解析試題分析：（1）氟是9號元素，基態原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁵；
（2） 第一電離能N因2p軌道電子半充滿穩定而比O大，故 F＞N＞O＞C；
（3） 四氟化碳的空間構型為正四面體，制備反應是 CH₄ + 4 Cl₂ + 4 HF CF₄ + 8 HCl；CO不對稱，是極性分子；由N₂確定HCN分子的結構式是H—C≡N，分子中σ鍵與π鍵數目之比為2:2=1:1；C₃N₄的硬度比金剛石還高，說明是原子晶體。
（4） N₄分子結構和白磷一樣都是正四面體，說明有6個N－N。由N₄="2" N₂可知，0.1 molN₄轉變為N₂將放出熱量為0.1×(6×167-2×942)=" 88.2" (kJ)。
（5）晶胞中的Ca²⁺是4個，F^-是8個，由密度為a g·cm^－3=
得CaF₂晶胞的體積：。
（6）CaC₂晶體的晶胞與氯化鈉相似，Cl^-的周圍距離最近有6個Na⁺，由于CaC₂晶體中的C存在，使晶胞沿一個方向拉長，使2Ca^2＋拉遠了，實驗CaC₂晶體中1個C周圍距離最近且相等的Ca^2＋數目為4，C 與N₂等電子體，故O與N₂等電子體，電子式是。
考點：化學與STS問題。