Question

13．CH₄、NH₃、H₂0和HF均为含10e^-的分子．
（1）C、N、O、F四种元素中，与基态C原子的核外未成对电子数相等的元素是氧（写元素名称），其基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁴．
（2）C、N、O、F四种元素第一电离能由大到小的顺序是F＞N＞O＞C（用元素符号表示）
（3）CH₄、NH₃和H₂0分子中，从原子轨道的重叠方向来说，三种分子均含共价键类型为σ键，三种分子的中心原子的杂化轨道类型均为sp³．
（4）CH₄烧生成CO、CO₂和H₂0．
①在C0气流中轻微加热金属镍（Ni），生成无色挥发性液态Ni（CO）₄，试推测四碳基镍的晶体类型为分子晶体；
②CO₂、H₂0和NH₃反应生成（NH₄）₂C0₃，根据电子对互斥理论知CO${\;}_{3}^{2-}$的空间构型为平面三角形．
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四种物质中沸点最高的是H₂O（填化学式）．
（6）SiO₂的结构跟金刚石的结构相似，即SiO₂的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅化学键之间插入一个O原子．观察下图金刚石的结构，分析SiO₂的空间结构中，Si，O形成的最小环上O原子的数目是6．

Answer 1

分析 （1）基态C原子的核外未成对电子数为2，O元素原子核外未成对电子数也是2；
（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能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（3）从原子轨道的重叠方向来说，共价键分为σ键与π键，单键为σ键，杂化轨道数目=σ键+孤电子对数，三种分子的中心原子杂化轨道数目均为4；
（4）①Ni（CO）₄为无色挥发性液态，熔沸点低，应属于分子晶体；
②CO₃^2-中孤电子对数=$\frac{4+2-2×3}{2}$0，价层电子对数=3+0=3；
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四种物质中，常温下水为液态，其它三种为气态，水的沸点最高；
（6）硅晶体中每个最小环上含有6个Si原子，形成六元环，二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，所以Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6．

解答 解：（1）基态C原子的核外未成对电子数为2，N、O、F原子核外未成对电子数分别为3、2、1，O原子核外电子排布为：1s²2s²2p⁴，
故答案为：氧；1s²2s²2p⁴；
（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能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能F＞N＞O＞C，
故答案为：F＞N＞O＞C；
（3）从原子轨道的重叠方向来说，共价键分为σ键与π键，三种分子均形成单键，属于σ键，杂化轨道数目=σ键+孤电子对数，三种分子的中心原子杂化轨道数目均为4，均采取sp³杂化，
故答案为：σ键；sp³；
（4）①Ni（CO）₄为无色挥发性液态，熔沸点低，应属于分子晶体，
故答案为：分子晶体；
②CO₃^2-中孤电子对数=$\frac{4+2-2×3}{2}$0，价层电子对数=3+0=3，其空间结构为平面三角形，
故答案为：平面三角形；
（5）CH₄、NH₃、H₂O和HF四种物质中，常温下水为液态，其它三种为气态，水的沸点最高，
故答案为：H₂O；
（6）硅晶体中每个最小环上含有6个Si原子，形成六元环，二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，所以Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6，
故答案为：6．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、化学键、晶体类型与性质、杂化方式与空间构型判断、晶胞结构等，注意理解同周期第一电离能异常情况，识记中学常见晶胞结构．