Question

A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的前四周期元素．A、B、C三種元素的基態原子具有相同的能級和能層，且第一電離能的順序為A＜C＜B，其中C原子基態時2p軌道有兩個未成對電子；D與A同族，其單質為常用的半導體材料；E為前四周期電負性最小的元素；F原子內層無空軌道，最外層電子數與E相同．請回答：
（1）F⁺的價層電子排布為

 

；寫出化合物F₂C與稀硫酸反應的產物之一為紅色固體且反應中只有F元素化合價發生了變化，該反應的離子方程式

 

．
（2）B、D形成一種超硬、耐磨、耐高溫的新型化合物，該化合物化學式為

 

，屬于

 

晶體．
由氫氣與C₂反應生成1mol氣態H₂C產物，放熱241.8KJ，若1g 氣態H₂C轉化成液態H₂C放熱2.444KJ，則反應：2H₂（g）+C₂（g）=2H₂C（L）的△H=

 

KJ/mol．
（3）C與氫元素形成的正一價離子含有10電子，該離子中C原子的雜化方式為

 

； C與氫元素形成的一種18電子分子M的水溶液具有弱酸性，則M與Ba（OH）₂溶液反應生成酸式鹽的化學方程式為

 

．
（4）1molAC₂分子中σ鍵與π鍵的數目之比為

 

；B、C形成的正一價離子N與AC₂互為等電子體，N的電子式為

 

；常溫下，若1molAC₂與等物質的量的NaOH反應后的溶液pH等于9，則c（ H₂CO₃）-c（ CO₃^2-）=

 

．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的前四周期元素．E為前四周期電負性最小的元素，則E為K元素；A、B、C三種元素的基態原子具有相同的能級和能層，三種處于同一周期，其中C原子基態時2p軌道有兩個未成對電子，則三元素處于第二周期，C原子外圍電子排布為2s²2p²或2s²2p⁴，第一電離能的順序為A＜C＜B，則B元素原子的2p能級為半滿穩定狀態，其外圍電子排布為2s²2p³，故B為氮元素，C原子外圍電子排布為2s²2p⁴，則C為氧元素；A原子外圍電子排布為2s²2p¹或2s²2p²，D與A同族，其單質為常用的半導體材料，處于ⅣA族，則A為碳元素、D為Si元素；F原子內層無空軌道，最外層電子數與E相同，則F原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則F為Cu元素，據此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的前四周期元素．E為前四周期電負性最小的元素，則E為K元素；A、B、C三種元素的基態原子具有相同的能級和能層，三種處于同一周期，其中C原子基態時2p軌道有兩個未成對電子，則三元素處于第二周期，C原子外圍電子排布為2s²2p²或2s²2p⁴，第一電離能的順序為A＜C＜B，則B元素原子的2p能級為半滿穩定狀態，其外圍電子排布為2s²2p³，故B為氮元素，C原子外圍電子排布為2s²2p⁴，則C為氧元素；A原子外圍電子排布為2s²2p¹或2s²2p²，D與A同族，其單質為常用的半導體材料，處于ⅣA族，則A為碳元素、D為Si元素；F原子內層無空軌道，最外層電子數與E相同，則F原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則F為Cu元素，
（1）F為Cu元素，子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu⁺的價層電子排布為3d¹⁰；
化合物Cu₂O與稀硫酸反應的產物之一為紅色固體且反應中只有Cu元素化合價發生了變化，應生成Cu與硫酸銅，同時生成水，該反應的離子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，
故答案為：3d¹⁰；Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；
（2）N、Si形成一種超硬、耐磨、耐高溫的新型化合物，該化合物化學式為Si₃N₄，屬于原子晶體，由氫氣與O₂反應生成1mol氣態H₂O產物，放熱241.8KJ，若1g氣態H₂O轉化成液態H₂O放熱2.444KJ，1mol氣態H₂O轉化成液態H₂O放熱為2.444KJ×

1mol×18g/mol

1g

=44kJ，故生成2mol液態H₂O放出的熱量為（241.8kJ+44kJ）×

2mol

1mol

=571.6kJ，則反應：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）的△H=-571.6kJ/mol，
故答案為：Si₃N₄；原子；-571.6；
（3）氧元素與氫元素形成的正一價離子含有10電子為H₃O⁺，H₃O⁺中氧原子價層電子對數=3+

6-1×3-1

2

=4，O原子含有1對孤對電子，故O原子產生sp³雜化；
氧元素與氫元素形成的一種18電子分子M的水溶液具有弱酸性，M為H₂O₂，則H₂O₂與Ba（OH）₂溶液反應生成酸式鹽的化學方程式為：2H₂O₂+Ba（OH）₂=Ba（HO₂）₂+2H₂O，
故答案為：sp³；2H₂O₂+Ba（OH）₂=Ba（HO₂）₂+2H₂O；
（4）CO₂分子結構式為O=C=O，1molCO₂分子中含有2molσ鍵、2molπ鍵，故含有σ鍵與π鍵的數目之比為1：1；N、O兩元素形成的正一價離子N與CO₂互為等電子體，則N為NO₂⁺，結構與CO₂相似，NO₂⁺的電子式為 ；
常溫下，若1molCO₂與等物質的量的NaOH反應后所得溶液為NaHCO₃溶液，溶液pH等于9，根據電荷守恒有c（OH^-）+2c（ CO₃^2-）+c（HCO₃^-）=c（H⁺）+c（Na⁺），根據物料守恒有c（Na⁺）=c（ CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（ H₂CO₃），聯立可得c（ H₂CO₃）-c（ CO₃^2-）=c（OH^-）-c（H⁺）=

10-14

10-9

mol/L-10^-9mol/L=（10^-5-10^-9）mol/L，
故答案為：1：1；；（10^-5-10^-9）mol/L．

點評：本題以元素推斷為載體，考查核外電子排布規律、常用化學用語書寫、化學鍵、離子濃度比較等，難度中等，（4）中電子式及離子濃度關系為易錯點、難點，注意等電子體中價層電子數相同，其結構相似，鹽類水解中離子濃度等量關系經常考查電荷守恒、微粒守恒、質子恒等式．