Question

[化学-选修物质结构和性质]
下表为部分短周期非金属元素的性质或原子结构，已知A-D的原子序数依次增大．

元素编号	元素性质或原子结构
A	A原子所处的周期数、族序数、原子序数均相等
B	核外电子有6种不同运动状态
C	最简单氢化物的水溶液呈碱性
D	基态原子的S轨道电子数等于P轨道电子数

请结合表中信息完成下列各小题（答题时用所对应的元素符号）
A：（1）写出C原子的电子排布图

 

   （2）A、B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为

 

（3）用电离方程式表示C的最简单氢化物的水溶液呈碱性的原因

 

B：按照共价键理论，分子中每个原子的最外电子层电子数均已饱和．已知ABCD分子可能有三种不同结构，它们的结构可以从其他物质的结构中获得启发．
（4）ABC的结构式是

 

．向其中插入一个D原子，若形成配位键（用→表示）则ABCD的结构式为

 

分子中C的原子的杂化类型是

 

；若无配位键则ABCD的结构式为

 

分子中D原子的杂化类型为

 

．
（5）BD₂的电子式是

 

将D原子换成等电子的所得ABCD的结构式为

 

，分子中C原子的杂化类型是

 

．
（6）在ABCD的三种可能结构中B原子的杂化类型

 

（填“相同”或“不相同”）

Answer 1

分析：短周期非金属元素的性质或原子结构，且A-D的原子序数依次增大．A原子所处的周期数、族序数、原子序数均相等，则A为氢元素；B核外电子有6种不同运动状态，即核外电子数为6，则B为碳元素；C最简单氢化物的水溶液呈碱性，则C为氮元素；D基态原子的S轨道电子数等于P轨道电子数，则其核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，为非金属性元素，则其核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，则D为氧元素，据此解答．

解答：解：短周期非金属元素的性质或原子结构，且A-D的原子序数依次增大．A原子所处的周期数、族序数、原子序数均相等，则A为氢元素；B核外电子有6种不同运动状态，即核外电子数为6，则B为碳元素；C最简单氢化物的水溶液呈碱性，则C为氮元素；D基态原子的S轨道电子数等于P轨道电子数，则其核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，为非金属性元素，则其核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，则D为氧元素，
（1）C为氮元素，原子核外有7个电子，原子的电子排布图为，
故答案为：；
（2）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素氧原子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，非金属性越强第一电离能越大，故第一电离能N＞O＞C＞H，
故答案为：N＞O＞C＞H；
（3）C的最简单氢化物为NH₃，其水溶液中NH₃?H₂O发生电离NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，使溶液呈碱性，
故答案为：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（4）HCN分子中C原子与N原子之间形成3对共用电子对，C原子与H原子之间形成1对共用电子对，故HCN的结构式是为H-C≡N，向其中插入一个O原子，若形成配位键，N原子通过孤对电子、O原子通过空轨道形成配位键，则HCNO的结构式为H-C≡N→O，分子中N原子成1个σ键、含1对孤对电子，N原子采取sp杂化；若无配位键则HCNO中，O原子应在H-C≡N中H-C键之间插入，其结构式为H-O-C≡N，分子中O原子成2个σ键、含2对孤对电子，O原子采取sp³杂化，
故答案为：H-C≡N；H-C≡N→O；sp；H-O-C≡N；sp³；
（5）CO₂的电子式是，将D原子换成等电子的，根据稳定结构可知，N与C之间形成2对共用电子对，故所得ABCD的结构式为 H-N=C=O，分子中N原子成2个σ键、含1对孤对电子，N原子采取sp²杂化，
故答案为：；H-N=C=O；sp²；
（6）在ABCD的三种可能结构中C原子都成2个σ键、不含孤对电子，C原子均采取sp杂化，
故答案为：相同．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布规律、电离能、常用化学用语、杂化理论等，难度中等，注意根据σ键、孤对电子判断杂化方式（或计算价层电子对数判断杂化方式）．