Question

9．現(xiàn)有A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有如圖所示的結構或結構單元，（圖中正四面體以外可能有的部分未畫出，虛線不表示化學鍵或分子間作用力，X、Y可以相同也可以不同）．A、B的晶體類型相同．單質A的同素異形體能與B物質發(fā)生置換反應．C、D、E、F含有相等的電子數(shù)，且D是陽離子，D與F的組成元素相同．C、E、F的晶體類型相同，由E構成的物質常溫下呈液態(tài)．請回答下列問題：
（1）寫出單質A的同素異形體與B物質發(fā)生置換反應的化學方程式SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；同主族的第四周期元素基態(tài)原子的外圍電子排布式為4s²4p²．
（2）上述六種物質或粒子的組成元素中有三種處于同一周期，請寫出這三種元素第一電離能由大到小的順序：N＞O＞C．
（3）上述六種物質或粒子中互為等電子體的是CH₄、NH₄⁺（寫出化學式）．
（4）F分子的中心原子雜化類型是sp³雜化，F(xiàn)易溶于E，其原因是NH₃和H₂O為極性分子符合相似相溶原理，且NH₃和H₂O分子之間能形成氫鍵．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結構或結構單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數(shù)，故電子數(shù)為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構成的物質常溫下呈液態(tài)，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同．單質A的同素異形體能與B物質發(fā)生置換反應，A為金剛石，B為二氧化硅．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結構或結構單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數(shù)，故電子數(shù)為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構成的物質常溫下呈液態(tài)，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同．單質A的同素異形體能與B物質發(fā)生置換反應，A為金剛石，B為二氧化硅．
（1）碳與二氧化硅反應生成硅與一氧化碳，反應方程式為SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；同主族的第四周期元素基態(tài)原子的外圍電子排布式為4s²4p²．
故答案為：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；4s²4p²．
（2）上述六種物質或粒子的組成元素中C、N、O三種處于同一周期，同周期自左而右等于電離能增大，但N元素的2p能級處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故C、N、O三元素第一電離能由大到小的順序：N＞O＞C．
故答案為：N＞O＞C．
（3）原子數(shù)相同，電子數(shù)目相同的為等電子體，CH₄、NH₄⁺ 是等電子體．
故答案為：CH₄、NH₄⁺．
（4）F分子是NH₃，中心原子N原子成3個σ鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化；NH₃和H₂O為極性分子符合相似相溶原理，且NH₃和H₂O分子之間能形成氫鍵，所以氨氣易溶于水．
故答案為：sp³雜化；NH₃和H₂O為極性分子符合相似相溶原理，且NH₃和H₂O分子之間能形成氫鍵．

點評 考查物質的推斷、電離能、等電子體、雜化軌道與分子的結構與性質關系等，難度難度中等，推斷物質或微粒是解題的根據(jù)，注意中學常見的檢驗正四面體根據(jù)的物質，D是陽離子具有正四面體結構是推斷的突破口，需要學生具有扎實的基礎．