Question

5．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，（图中正四面体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含有相等的电子数，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2C+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Si+2CO↑；与A同主族的第四周期元素基态原子的外围电子排布式为4s²4p²．
（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N＞O＞C（用元素符号回答）
（3）上述六种物质或粒子中互为等电子体的是CH₄、NH₄⁺（写出化学式）
（4）F分子的中心原子杂化类型是sp³，E易溶于F，其原因是NH₃和H₂O为极性分子，相似相溶原理，且NH₃和H₂O分子之间能形成氢键．

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，
再结合题目分析解答．

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，
（1）A是金刚石、B是二氧化硅，单质A的同素异形体与B物质发生置换反应生成Si和CO，该反应的化学方程式2C+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Si+2CO↑；与A同主族的第四周期元素是Ge元素，原子核外有32个电子，Ge基态原子的外围电子排布式为4s²4p²，
故答案为：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Si+2CO↑；4s²4p²；
（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，分别为C、N、O元素，同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以
这三种元素第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）原子数相同，电子数目相同的为等电子体，CH₄、NH₄⁺ 是等电子体；
故答案为：CH₄、NH₄⁺；
（4）F分子是NH₃，中心原子N原子成3个σ键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp³杂化；NH₃和H₂O为极性分子符合相似相溶原理，且NH₃和H₂O分子之间能形成氢键，所以氨气易溶于水．
故答案为：sp³；NH₃和H₂O为极性分子，相似相溶原理，且NH₃和H₂O分子之间能形成氢键．

点评 本题考查位置结构性质的相互关系及应用，涉及等电子体、氢键、原子杂化方式判断、元素周期律等知识点，正确判断微粒是解本题关键，熟悉常见微粒结构、10电子分子或离子，知道氢键对物质物理性质的影响，题目难度不大．