Question

[化學—選修物質結構和性質]（15分）
下表為部分短周期元素的性質或原子結構，已知A—D的原子序數依次增大。

元素編號	元素性質或原子結構
A	A原子所處的周期數、族序數、原子序數均相等
B	核外電子有6種不同運動狀態
C	最簡單氫化物的水溶液呈堿性
D	基態原子的S軌道電子數等于P軌道電子數

請結合表中信息完成下列各小題（答題時用所對應的元素符號）
A：（1）寫出C原子的電子排布圖____________
（2）A、B、C、D的第一電離能由大到小的順序為______________
（3）用電離方程式表示C的最簡單氫化物的水溶液呈堿性的原因 _______________
B：按照共價鍵理論，分子中每個原子的最外電子層電子數均已飽和。已知ABCD分子可能有三種不同結構，它們的結構可以從其他物質的結構中獲得啟發。
（4）ABC的結構式是___________。向其中插入一個D原子，若形成配位鍵（用→表示）則ABCD的結構式為______________分子中C的原子的雜化類型是______________；若無配位鍵則ABCD的結構式為___________分子中D原子的雜化類型為______________。
（5）BD₂的電子式是____________將D原子換成等電子的所得ABCD的結構式為________，分子中C原子的雜化類型是______________。
（6）在ABCD的三種可能結構中B原子的雜化類型__________（填“相同”或“不相同”）

Answer 1

（1）（2分）        （2）N>O>C>H (2分)
（3）NH₃·H₂ONH₄⁺+OH^- （2分）
（4）H—C   N   H—C   N→O    SP      H—O—C   N    SP³  （5分）
（5） H—N=C=O   SP²  （3分） （6）相同（1分）

根據元素的結構及有關性質可知，A是H，B是C，C是N，D是O。
根據構造原理可知，氮原子的基態電子排布圖為
（2）非金屬性越強，第一電離能越大，由于氮原子的2p軌道電子處于半充滿狀態，所以氮原子的第一電離能大于氧原子的，即N>O>C>H。
（3）氨氣溶于水生成一水合氨，一水合氨是弱電解質電離出OH^－，所以溶液顯堿性，方程式為
NH₃·H₂ONH₄⁺+OH^- 。
（4）ABC的化學式為HCN，其結構式為。由于分子中氮原子還有1對孤對電子，所以能和氧原子形成配位鍵，即。如果沒有配位鍵，要滿足穩定結構，則氧原子必需分別和氫原子及碳原子形成共價鍵，即結構式為。該化合物分子中氧原子形成的化學鍵全部是單鍵，所以氧原子是sp3雜化。
（5）BD₂是CO₂，分子中含有碳氧雙鍵，電子式為。將D原子換成等電子的，則要滿足穩定結構，結構式就必需是H—N=C=O，由于該化合物分子氮原子形成1個單鍵和 1個雙鍵，所以是sp2雜化。
（6）在這三種結構中，碳原子都是sp雜化。