Question

9．A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A⁺为质子，B原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同；C位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；D的基态原子中有4个未成对电子．
回答下列问题：
（1）A、B、C中第一电离能最小的是H（填元素符号）．D的外围电子排布图为
（2）元素B，C分别与元素A形成四核的M，N分子，M属于非极性（填“极性”或“非极性”）分子，N分子的电子式为（填分子式），其原因是在双氧水分子中每个H原子和O原子形成一对共用电子对，O原子之间共用一对电子，这样每个原子都达到稳定结构．
（3）BA₃⁺的空间构型为平面三角形其键角为60°．
（4）A₂B₂C₄常用作除锈剂，该分子中B的杂化方式为sp²；1molA₂B₂C₄分子中含有σ键数目为7N_A；DB₂C₄•2A₂C加热分解可制备DC晶体，同时还有BC、BC₂、A₂C生成，其化学方程式为FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+2H₂O+FeO．

Answer 1

分析 A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A⁺为质子，则A为H元素；
B原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，核外电子排布为1s²2s²2p²，故B为碳元素；
C位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，C为O元素；
D的基态原子中有4个未成对电子，则D为Fe元素，
（1）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，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
D是Fe元素，其3d、4s电子为其外围电子；
（2）元素B，C分别与元素A形成四核的M、N分子，M、N分别为C₂H₂、H₂O₂，乙炔是非极性分子、双氧水是极性分子，在双氧水分子中每个H原子和O原子形成一对共用电子对，O原子之间共用一对电子；
（3）根据价层电子对互斥理论判断CH₃⁺的空间构型及键角；
（4）H₂C₂O₄常用作除锈剂，为草酸，该分子中C原子的价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论确定C原子杂化方式；
1个草酸分子中含有σ键数目为7，据此1mol草酸中含有σ键个数；
FeC₂O₄•2H₂O加热分解可制备FeO晶体，同时还有CO、CO₂、H₂O生成，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式．

解答 解：A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A⁺为质子，则A为H元素；
B原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，核外电子排布为1s²2s²2p²，故B为碳元素；
C位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，C为O元素；
D的基态原子中有4个未成对电子，则D为Fe元素，
（1）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，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以A、B、C这三种元素第一电离能最小的是H元素；
D是Fe元素，基态铁原子外围电子排布式为3d⁶4s²，外围电子排布图为：，
故答案为：H；；
（2）元素B，C分别与元素A形成四核的M、N分子，M、N分别为C₂H₂、H₂O₂，乙炔分子结构对称且正负电荷重心重合，所以是非极性分子，而双氧水是极性分子，在双氧水分子中每个H原子和O原子形成一对共用电子对，O原子之间共用一对电子，双氧水电子式为，
故答案为：非极性；；在双氧水分子中每个H原子和O原子形成一对共用电子对，O原子之间共用一对电子，这样每个原子都达到稳定结构；
（3）CH₃⁺中C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以C原子采用sp²杂化，为平面三角形，键角为60°，
故答案为：平面三角形；60°；
（4）H₂C₂O₄常用作除锈剂，为草酸，该分子中C原子的价层电子对个数是3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论知C原子杂化方式为sp²；
1个草酸分子中含有σ键数目为7，据此1mol草酸中含有σ键个数为7N_A；
FeC₂O₄•2H₂O加热分解可制备FeO晶体，同时还有CO、CO₂、H₂O生成，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式为FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+2H₂O+FeO，
故答案为：sp²；7N_A；FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+2H₂O+FeO．

点评 本题考查位置结构性质的相互关系及应用，涉及原子杂化方式判断、微粒空间构型判断、物质的量计算、原子核外电子排布等知识点，为高频考点，明确物质结构和性质、价层电子对互斥理论等知识点即可解答，难点是孤电子对个数的计算，题目难度不大．