Question

碳、氮、氧、氟都是位于第二周期的重要的非金属元素。请回答下列问题：
（1）基态氟原子的核外电子排布式是______________ 。
（2）C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是_________________。
（3）碳和另外三种元素均可形成化合物。四氟化碳的空间构型为____________，CF₄可以利用甲烷与Cl₂和HF在一定条件下反应来制备，其反应方程式为___________；CO是__________分子(填“极性”或“非极性”)，CO的常见等电子体为N₂、CN^－，已知CN^－与N₂结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为___________；C₃N₄是一种新型材料，它的硬度比金刚石还高，可做切割工具，可推测出C₃N₄属于_________晶体。
（4）N₄分子结构和白磷一样都是正四面体。又已知断裂1molN－N键吸收167kJ热量，生成1 molN≡N键放出942kJ热量，0.1 molN₄转变为N₂将放出____________热量：
（5）CaF₂和CaC₂都属于离子晶体。CaF₂晶体的密度为a g·cm^－3，则晶胞(如图)的体积是_______________(只要求列出算式)。

（6）CaC₂晶体的晶胞与氯化钠相似，但由于CaC₂晶体中的C存在，使晶胞沿一个方向拉长，则CaC₂晶体中1个C周围距离最近且相等的Ca^2＋数目为__________，C与O 互为等电子体，O的电子式为____________。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁵  (1分)    （2）F＞N＞O＞C  (2分)
（3）正四面体(1分) CH₄ + 4 Cl₂ + 4 HF CF₄ + 8 HCl(2分)。
极性(1分)  1:1(或2:2)(1分)原子(1分)
（4） 88.2 kJ(2分)     （5）(2分)
（6） 4 (1分)(1分)

解析试题分析：（1）氟是9号元素，基态原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁵；
（2） 第一电离能N因2p轨道电子半充满稳定而比O大，故 F＞N＞O＞C；
（3） 四氟化碳的空间构型为正四面体，制备反应是 CH₄ + 4 Cl₂ + 4 HF CF₄ + 8 HCl；CO不对称，是极性分子；由N₂确定HCN分子的结构式是H—C≡N，分子中σ键与π键数目之比为2:2=1:1；C₃N₄的硬度比金刚石还高，说明是原子晶体。
（4） N₄分子结构和白磷一样都是正四面体，说明有6个N－N。由N₄="2" N₂可知，0.1 molN₄转变为N₂将放出热量为0.1×(6×167-2×942)=" 88.2" (kJ)。
（5）晶胞中的Ca²⁺是4个，F^-是8个，由密度为a g·cm^－3=
得CaF₂晶胞的体积：。
（6）CaC₂晶体的晶胞与氯化钠相似，Cl^-的周围距离最近有6个Na⁺，由于CaC₂晶体中的C存在，使晶胞沿一个方向拉长，使2Ca^2＋拉远了，实验CaC₂晶体中1个C周围距离最近且相等的Ca^2＋数目为4，C 与N₂等电子体，故O与N₂等电子体，电子式是。
考点：化学与STS问题。