Question

（每空2分，共12分）
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。请回答下列问题：

（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______          ；同主族的第四周期元素基态原子的外围电子排布式为                 。
（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：                              。
（3）上述六种物质或粒子中互为等电子体的是                 （写出化学式）。
（4）F分子的中心原子杂化类型是      ，F易溶于E，其原因是                                                                           
                                                         ________________ 。

Answer 1

（1）SiO₂ + 2CSi + 2CO ↑  4S²4P²    （2）N＞O＞C
（3）CH₄；NH₄⁺ （4）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

能形成键角为109°28′的单质是金刚石，即A是碳，在高温下碳能和二氧化硅发生反应生成单质硅和CO。常温下呈液态的是水，则E是水，所以D是NH₄^＋，F是氨气，C是甲烷。
（1）反应式为SiO₂ + 2CSi + 2CO ↑。第四周期第ⅣA元素是锗，其基态原子的外围电子排布式为4S²4P²。
（2）处于同一周期的是C、N、O。非金属性越强第一电离能越大。但由于氮元素中2p轨道的单质是半充满状态，稳定性强，所以这三种元素第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C。
（3）电子数和原子数都相同的分子是等电子体，因此互为等电子体的是CH₄和NH₄⁺。
（4）氨气中中心原子的孤对电子是（5－1×3）÷2＝1，所以是三角锥形结构，属于sp3杂化。由于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，属于氨气极易溶于水。