Question

9．碳、氮、氧的单质及其化合物在自然界中广泛存在．
（1）基态碳原子的价电子排布图可表示为．
（2）碳、氮、氧原子第一电离能由大到小的顺序是：N＞O＞C．
（3）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似．每个冰晶胞平均占有8个水分子．
（4）请写出一个反应方程式以表达出反应前碳原子的杂化方式为sp²，反应后变为sp³：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br．
（5）写出CO分子的一种等电子体的分子式N₂．

Answer 1

分析 （1）基态碳原子的核外电子排布为1s²2s²2p²，根据洪特规则、泡利原理画出价电子排布图；
（2）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素；
（3）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，则晶胞中水分子处于顶点、面心，且晶胞内部有4个水分子；
（4）反应前碳原子的杂化方式为sp²，反应后变为sp³，乙烯与溴放出加成反应生成 1，2-二溴乙烷符合；
（5）原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体．

解答 解：（1）基态碳原子的核外电子排布为1s²2s²2p²，根据洪特规则、泡利原理画出价电子排布图为，故答案为：；
（2）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（3）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，则晶胞中水分子处于顶点、面心，且晶胞内部有4个水分子，每个冰晶胞平均占有水分子为4+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=8，故答案为：8；
（4）反应前碳原子的杂化方式为sp²，反应后变为sp³，乙烯与溴放出加成反应生成 1，2-二溴乙烷符合，反应方程式为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br，故答案为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br；
（5）原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体，与CO分子等电子体的分子式为N₂，故答案为：N₂．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、晶胞计算、杂化方式、等电子体等，（3）为易错点，注意识记中学常见晶胞结构．