Question

[化学-选修物质结构与性质]现有A、B、C、D、E、F六种物质或粒子，其中A、B、C、D都具有如图所示的结构或结构单元（图形以外可能有的部分未画出，虚线不表示化学键或分子间作用力，X、Y可以相同也可以不同）．A、B的晶体类型相同，单质A的同素异形体能与B物质发生置换反应．C、D、E、F含有相同的电子数，且D是阳离子，D与F的组成元素相同．C、E、F的晶体类型相同，由E构成的物质常温下呈液态．
（1）写出单质A的同素异形体与B物质发生置换反应的化学方程式①

 

；与A同主族的第四周期元素基态原子的电子排布式为②

 

．
（2）上述六种物质或粒子的组成元素中有三种处于同一周期，请写出这三种元素第一电离能由大到小的顺序

 

（用元素符号回答）．
（3）F分子的空间构型是①

 

，属于②

 

分子（填“极性”或“非极性”），F、E熔、沸点均比同主族同类化合物高，其原因⑨

 

．
（4）C分子的中心原子杂化类型是

 

．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F六种物质或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面体结构或结构单元，D是阳离子，故D为NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的电子数，故电子数为10，D与F的组成元素相同，故F为NH₃；由E构成的物质常温下呈液态，故E为H₂O；C、E、F的晶体类型相同，属于分子晶体，故C为CH₄；A、B的晶体类型相同，单质A的同素异形体能与B物质发生置换反应，A为金刚石，B为二氧化硅，据此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F六种物质或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面体结构或结构单元，D是阳离子，故D为NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的电子数，故电子数为10，D与F的组成元素相同，故F为NH₃；由E构成的物质常温下呈液态，故E为H₂O；C、E、F的晶体类型相同，属于分子晶体，故C为CH₄；A、B的晶体类型相同，单质A的同素异形体能与B物质发生置换反应，A为金刚石，B为二氧化硅，则：
（1）碳与二氧化硅反应生成硅与一氧化碳，反应方程式为SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑；同主族的第四周期元素基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²，
故答案为：SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²；
（2）上述六种物质或粒子的组成元素中C、N、O三种处于同一周期，同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素的2p能级处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故C、N、O三元素第一电离能由大到小的顺序：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）F分子是NH₃，为三角锥形结构，分子中正负电荷重心不重合，属于极性分子．NH₃分子之间存在氢键、H₂O分子之间存在氢键，氢键的作用大于范德华力，熔、沸点高于同主族其它氢化物沸点，
故答案为：三角锥形；极性；NH₃分子之间存在氢键、H₂O分子之间存在氢键，氢键的作用大于范德华力；
（4）C分子是CH₄，中心原子C原子成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp³杂化，
故答案为：sp³．

点评：本题考查物质的推断、电离能、杂化轨道、分子的结构与性质等，难度中等，推断物质或微粒是解题的关键，D是阳离子具有正四面体结构是推断的突破口，需要学生具有扎实的基础，注意中学常见的具有正四面体结构的物质或微粒．