Question

7．碳、氮、氧是同周期相鄰的三種元素，碳、氮、氧及其化合物在生活、生產(chǎn)和科技等方面有重要的應(yīng)用．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）碳、氮、氧的第一電離能由大到小順序?yàn)镹＞O＞C
（2）H₂O的中心原子雜化軌道空間構(gòu)型為V形，固態(tài)H₂O的晶體類型為分子晶體，
（3）比較鍵角的大�。篐₂O＜CH₄（填“＞”“＜”或“=”），原因?yàn)閮煞N分子均采取sp³雜化，甲烷分子的雜化軌道中無(wú)孤電子對(duì)，而H₂O分子有兩對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子與成鍵電子的排斥力大、鍵角小
（4）元素M的離子與NH₄⁺所含電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)均相同，則M的原子結(jié)構(gòu)示意圖為．

Answer 1

分析 （1）C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定中心原子雜化類型，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)，共價(jià)化合物形成的晶體為分子晶體；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可知兩種分子均采取sp³雜化，甲烷分子的雜化軌道中無(wú)孤電子對(duì)，而H₂O分子有兩對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子與成鍵電子的排斥力大、鍵角��；
（4）元素M的離子與NH₄⁺所含電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)均相同，M的離子質(zhì)子數(shù)為11，電子數(shù)為10，M為鈉元素．

解答 解：（1）C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（2）H₂O分子中O原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+$\frac{6-2×1}{2}$=4，所以O(shè)原子采用sp³雜化，分子空間構(gòu)型是正四面體形，但含有兩個(gè)孤電子對(duì)，所以分子構(gòu)型為V形，H₂O為共價(jià)化合物，形成分子晶體，
故答案為：V形；分子晶體；
（3）CH₄中碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4+$\frac{4-4}{2}$=4，為sp³雜化，不含孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型是正四面體形，其鍵角為109°28′，H₂O中心原子O原子成2個(gè)σ鍵、含有$\frac{6-1×2}{2}$=2對(duì)孤對(duì)電子，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+2=4，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，H₂O分子的立體構(gòu)型是V形，其鍵角為104.5°，甲烷分子的雜化軌道中無(wú)孤電子對(duì)，而H₂O分子有兩對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子與成鍵電子的排斥力大、鍵角小，所以H₂O的鍵角小于CH₄，
故答案為：＜；兩種分子均采取sp³雜化，甲烷分子的雜化軌道中無(wú)孤電子對(duì)，而H₂O分子有兩對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子與成鍵電子的排斥力大、鍵角�。�
（4）N的質(zhì)子數(shù)為7，H的質(zhì)子數(shù)為1，NH₄⁺中含有10個(gè)電子，11個(gè)質(zhì)子，元素M的離子與NH₄⁺所含電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)均相同，M的離子質(zhì)子數(shù)為11，電子數(shù)為10，M為鈉元素，則M的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了第一電離能、原子雜化類型、原子結(jié)構(gòu)等知識(shí)，題目難度中等，注意價(jià)層電子對(duì)互斥理論熟練應(yīng)用．