Question

[化学—选修物质结构和性质]（15分）

下表为部分短周期元素的性质或原子结构，已知A—D的原子序数依次增大。

元素编号	元素性质或原子结构
A	A原子所处的周期数、族序数、原子序数均相等
B	核外电子有6种不同运动状态
C	最简单氢化物的水溶液呈碱性
D	基态原子的S轨道电子数等于P轨道电子数

请结合表中信息完成下列各小题（答题时用所对应的元素符号）

A：（1）写出C原子的电子排布图____________

（2）A、B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为______________

（3）用电离方程式表示C的最简单氢化物的水溶液呈碱性的原因 _______________

B：按照共价键理论，分子中每个原子的最外电子层电子数均已饱和。已知ABCD分子可能有三种不同结构，它们的结构可以从其他物质的结构中获得启发。

（4）ABC的结构式是___________。向其中插入一个D原子，若形成配位键（用→表示）则ABCD的结构式为______________分子中C的原子的杂化类型是______________；若无配位键则ABCD的结构式为___________分子中D原子的杂化类型为______________。

（5）BD₂的电子式是____________将D原子换成等电子的所得ABCD的结构式为________，分子中C原子的杂化类型是______________。

（6）在ABCD的三种可能结构中B原子的杂化类型__________（填“相同”或“不相同”）

Answer

（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）

【解析】根据元素的结构及有关性质可知，A是H，B是C，C是N，D是O。

根据构造原理可知，氮原子的基态电子排布图为

（2）非金属性越强，第一电离能越大，由于氮原子的2p轨道电子处于半充满状态，所以氮原子的第一电离能大于氧原子的，即N>O>C>H。

（3）氨气溶于水生成一水合氨，一水合氨是弱电解质电离出OH－，所以溶液显碱性，方程式为

NH3·H2ONH4++OH-  。

（4）ABC的化学式为HCN，其结构式为。由于分子中氮原子还有1对孤对电子，所以能和氧原子形成配位键，即。如果没有配位键，要满足稳定结构，则氧原子必需分别和氢原子及碳原子形成共价键，即结构式为。该化合物分子中氧原子形成的化学键全部是单键，所以氧原子是sp3杂化。

（5）BD2是CO2，分子中含有碳氧双键，电子式为 。将D原子换成等电子的，则要满足稳定结构，结构式就必需是H—N=C=O，由于该化合物分子氮原子形成1个单键和 1个双键，所以是sp2杂化。

（6）在这三种结构中，碳原子都是sp杂化。