题目内容

7.碳、氮、氧是同周期相邻的三种元素,碳、氮、氧及其化合物在生活、生产和科技等方面有重要的应用.请回答下列问题:
(1)碳、氮、氧的第一电离能由大到小顺序为N>O>C
(2)H2O的中心原子杂化轨道空间构型为V形,固态H2O的晶体类型为分子晶体,
(3)比较键角的大小:H2O<CH4(填“>”“<”或“=”),原因为两种分子均采取sp3杂化,甲烷分子的杂化轨道中无孤电子对,而H2O分子有两对孤对电子,孤对电子与成键电子的排斥力大、键角小
(4)元素M的离子与NH4+所含电子数和质子数均相同,则M的原子结构示意图为.

分析 (1)C、O、N元素都是第二周期非金属元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素;
(2)根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化类型,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,共价化合物形成的晶体为分子晶体;
(3)根据价层电子对互斥理论可知两种分子均采取sp3杂化,甲烷分子的杂化轨道中无孤电子对,而H2O分子有两对孤对电子,孤对电子与成键电子的排斥力大、键角小;
(4)元素M的离子与NH4+所含电子数和质子数均相同,M的离子质子数为11,电子数为10,M为钠元素.

解答 解:(1)C、O、N元素都是第二周期非金属元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,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;
(2)H2O分子中O原子价层电子对个数=2+$\frac{6-2×1}{2}$=4,所以O原子采用sp3杂化,分子空间构型是正四面体形,但含有两个孤电子对,所以分子构型为V形,H2O为共价化合物,形成分子晶体,
故答案为:V形;分子晶体;
(3)CH4中碳原子价层电子对个数=4+$\frac{4-4}{2}$=4,为sp3杂化,不含孤电子对,所以空间构型是正四面体形,其键角为109°28′,H2O中心原子O原子成2个σ键、含有$\frac{6-1×2}{2}$=2对孤对电子,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+2=4,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,H2O分子的立体构型是V形,其键角为104.5°,甲烷分子的杂化轨道中无孤电子对,而H2O分子有两对孤对电子,孤对电子与成键电子的排斥力大、键角小,所以H2O的键角小于CH4,
故答案为:<;两种分子均采取sp3杂化,甲烷分子的杂化轨道中无孤电子对,而H2O分子有两对孤对电子,孤对电子与成键电子的排斥力大、键角小;
(4)N的质子数为7,H的质子数为1,NH4+中含有10个电子,11个质子,元素M的离子与NH4+所含电子数和质子数均相同,M的离子质子数为11,电子数为10,M为钠元素,则M的原子结构示意图为,
故答案为:.

点评 本题主要考查了第一电离能、原子杂化类型、原子结构等知识,题目难度中等,注意价层电子对互斥理论熟练应用.

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