Question

9．A、B、C、D為原子序數依次增大的四種元素，A⁺為質子，B原子核外有三種不同的能級且各個能級所填充的電子數相同；C位于短周期，其原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍；D的基態原子中有4個未成對電子．
回答下列問題：
（1）A、B、C中第一電離能最小的是H（填元素符號）．D的外圍電子排布圖為
（2）元素B，C分別與元素A形成四核的M，N分子，M屬于非極性（填“極性”或“非極性”）分子，N分子的電子式為（填分子式），其原因是在雙氧水分子中每個H原子和O原子形成一對共用電子對，O原子之間共用一對電子，這樣每個原子都達到穩定結構．
（3）BA₃⁺的空間構型為平面三角形其鍵角為60°．
（4）A₂B₂C₄常用作除銹劑，該分子中B的雜化方式為sp²；1molA₂B₂C₄分子中含有σ鍵數目為7N_A；DB₂C₄•2A₂C加熱分解可制備DC晶體，同時還有BC、BC₂、A₂C生成，其化學方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+2H₂O+FeO．

Answer 1

分析 A、B、C、D為原子序數依次增大的四種元素，A⁺為質子，則A為H元素；
B原子核外有三種不同的能級且各個能級所填充的電子數相同，核外電子排布為1s²2s²2p²，故B為碳元素；
C位于短周期，其原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，C為O元素；
D的基態原子中有4個未成對電子，則D為Fe元素，
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
D是Fe元素，其3d、4s電子為其外圍電子；
（2）元素B，C分別與元素A形成四核的M、N分子，M、N分別為C₂H₂、H₂O₂，乙炔是非極性分子、雙氧水是極性分子，在雙氧水分子中每個H原子和O原子形成一對共用電子對，O原子之間共用一對電子；
（3）根據價層電子對互斥理論判斷CH₃⁺的空間構型及鍵角；
（4）H₂C₂O₄常用作除銹劑，為草酸，該分子中C原子的價層電子對個數是3，根據價層電子對互斥理論確定C原子雜化方式；
1個草酸分子中含有σ鍵數目為7，據此1mol草酸中含有σ鍵個數；
FeC₂O₄•2H₂O加熱分解可制備FeO晶體，同時還有CO、CO₂、H₂O生成，根據反應物和生成物及反應條件書寫方程式．

解答 解：A、B、C、D為原子序數依次增大的四種元素，A⁺為質子，則A為H元素；
B原子核外有三種不同的能級且各個能級所填充的電子數相同，核外電子排布為1s²2s²2p²，故B為碳元素；
C位于短周期，其原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，C為O元素；
D的基態原子中有4個未成對電子，則D為Fe元素，
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以A、B、C這三種元素第一電離能最小的是H元素；
D是Fe元素，基態鐵原子外圍電子排布式為3d⁶4s²，外圍電子排布圖為：，
故答案為：H；；
（2）元素B，C分別與元素A形成四核的M、N分子，M、N分別為C₂H₂、H₂O₂，乙炔分子結構對稱且正負電荷重心重合，所以是非極性分子，而雙氧水是極性分子，在雙氧水分子中每個H原子和O原子形成一對共用電子對，O原子之間共用一對電子，雙氧水電子式為，
故答案為：非極性；；在雙氧水分子中每個H原子和O原子形成一對共用電子對，O原子之間共用一對電子，這樣每個原子都達到穩定結構；
（3）CH₃⁺中C原子價層電子對個數是3且不含孤電子對，所以C原子采用sp²雜化，為平面三角形，鍵角為60°，
故答案為：平面三角形；60°；
（4）H₂C₂O₄常用作除銹劑，為草酸，該分子中C原子的價層電子對個數是3且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論知C原子雜化方式為sp²；
1個草酸分子中含有σ鍵數目為7，據此1mol草酸中含有σ鍵個數為7N_A；
FeC₂O₄•2H₂O加熱分解可制備FeO晶體，同時還有CO、CO₂、H₂O生成，根據反應物和生成物及反應條件書寫方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+2H₂O+FeO，
故答案為：sp²；7N_A；FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+2H₂O+FeO．

點評 本題考查位置結構性質的相互關系及應用，涉及原子雜化方式判斷、微粒空間構型判斷、物質的量計算、原子核外電子排布等知識點，為高頻考點，明確物質結構和性質、價層電子對互斥理論等知識點即可解答，難點是孤電子對個數的計算，題目難度不大．