Question

（13分）碳、氮、氧、氟都是位于第二周期的重要的非金属元素。请回答下列问题：

（1）基态氟原子的核外电子排布式是______________ 。

（2）C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是_________________。

（3）①碳和另外三种元素均可形成化合物。四氟化碳的空间构型为____________，CF₄可以利用甲烷与Cl₂和HF在一定条件下反应来制备，其反应化学方程式为__ __                    ___。

②CO是__________分子(填“极性”或“非极性”)，CO的常见等电子体为N₂、CN^－，已知CN^－与N₂结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为___________。

③C₃N₄是一种新型材料，它的硬度比金刚石还高，可做切割工具，可推测出C₃N₄属于_________晶体。

（4）N₄分子结构和白磷一样都是正四面体。又已知断裂1molN－N键吸收167kJ热量，生成1 molN≡N键放出942kJ热量，0.1 molN₄转变为N₂将放出____________热量：

（5）CaF₂和CaC₂都属于离子晶体。CaF₂晶体的密度为a g·cm^－3，则晶胞(如图)的体积是_______________(只要求列出算式)。

（6）CaC₂晶体的晶胞与氯化钠相似，但由于CaC₂晶体中的C₂^2-存在，使晶胞沿一个方向拉长，则CaC₂晶体中1个C₂^2-周围距离最近且相等的Ca^2＋数目为__________，C₂^2-与O₂²⁺ 互为等电子体，O₂²⁺的电子式为____________。

Answer

（1）1s22s22p5 （2）F＞N＞O＞C

（3）①正四面体 CH4 + 4 Cl2 + 4 HF CF4 + 8 HCl （2分）

②极性 1:1(或2:2) ③ 原子

（4）88.2 kJ （5） （2分）

（6）4

【解析】

试题分析：（1）F为9号元素核外有9个电子，根据构造原理其电子排布式为：1s22s22p5。

（2）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，这几种元素都是第二周期元素，它们的族序数分别是：第IVA族、第VA族、第VIA族、第VIIA族，所以它们的第一电离能大小顺序是F＞N＞O＞C。

（3）①四氟化碳与甲烷的空间构型相同，所以四氟化碳的空间构型为正四面体；甲烷与Cl2和HF反应生成四氟化碳，其反应的化学方程式为：CH4 + 4 Cl2 + 4 HF CF4 + 8 HCl。

②CO中C原子与O原子间形成的共价键为极性键，CO为直线分子，所以CO为极性分子；CN-与N2结构相似，C原子与N原子之间形成三键，则HCN分子结构式为H-C≡N，三键中含有1个σ键、2个π键，单键属于σ键，故HCN分子中σ键与π键数目之比为1：1。

③C3N4是一种新型材料，它的硬度比金刚石还高，具有原子晶体的物理性质，所以属于原子晶体。

（4）由题意知，N≡N的键能为942kJ/mol，N-N键的键能为167kJ/mol，生成1molN4的反应为：2N2（g）=N4（g），反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，故反应热△H=2×942kJ/mol-6×167kJ/mol=+882kJ/mol，所以0.1molN4转变为N2将放出88.2kJ热量。

（5）在晶胞中Ca2+数目为8×1/8+6×1/2=4，F-数目为8，则V=m÷ρ=4×78g/mol÷（ag•cm-3×6.02×1023mol-1）=。

（6）氯化钠晶胞中配位数为6，每个阴离子周围距离最近且相等的阳离子数目为6，由于CaC2晶体中的C22-存在，使晶胞沿一个方向拉长，则CaC2晶体中1个C22-周围距离最近且相等的Ca2+数目减少，为4个；根据等电子体的结构相似，则O22+的电子式 。

考点：本题考查原子核外电子排布、元素电离能、电负性的含义及应用、“等电子原理”的应用、晶胞的计算、反应热和焓变。