Question

【題目】離子液體是一類具有很高應用價值的綠色溶劑和催化劑，其中的EMIM+離子由H、C、N三種元素組成，結構如圖所示。回答下列問題：

(1)碳原子價層電子的軌道表達式為__________，基態碳原子中，核外電子占據的最高能級的電子云輪廓圖為_________形。

(2)根據價層電子對互斥理論，NH3、NO3-、NO2-中，中心原子價層電子對數不同于其他兩種粒子的是_______。NH3比PH3的沸點高，原因是_________。

(3)氮元素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的原因是____________。

(4)EMIM+離子中，碳原子的雜化軌道類型為______。分子中的大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數，n代表參與形成的大π鍵電子數（如苯分子中的大π鍵可表示為），則EMIM+離子中的大π鍵應表示為________。

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩定性遠高于金剛石，其晶胞結構如圖所示。立方氮化硼屬于_______晶體，其中硼原子的配位數為_______。已知：立方氮化硼密度為dg/cm3，B原子半徑為xpm，N原子半徑為ypm，阿伏加德羅常數的值為NA，則該晶胞中原子的空間利用率為________（列出化簡后的計算式）。

Answer 1

【答案】 啞鈴 NH3 氨分子間存在氫鍵 基態氮原子電子占據的最高能級為半充滿，較穩定 sp2、sp3 原子 4 ×100%

【解析】

(1)碳原子價電子數為4，價電子排布式為2s22p2，所以價層電子的軌道表達式為；基態碳原子核外電子占據的最高能級為2p，p的電子云輪廓圖為啞鈴形；

(2)NH3中N原子價層電子對個數=3+=4，NO3-中N原子價層電子對個數=3+；NO2-中N原子價層電子對個數=2+，所以中心原子價層電子對數不同于其他其他兩種粒子的是NH3；NH3比PH3的沸點高是因為氨分子間存在氫鍵；

(3)VA族比同周期相鄰元素都大，是因為最高能級p軌道上電子數為特殊的半充滿狀態，能量低、較穩定；

(4)根據圖(b)N5-中鍵總數為5個，根據信息，N5-有6個電子可形成大π鍵，可用符號Π56表示；

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，晶體類型類似于金剛石，是原子晶體；晶胞中每個N原子連接4個B原子，氮化硼化學式BN，所以晶胞中每個B原子也連接4個N原子，即硼原子的配位數為4；晶胞中N原子數為4，B原子數=8×，晶胞的質量m=，晶胞的體積V==，B、N原子總體積V｀=4×[]=cm3，晶胞中原子的空間利用率=×100%=×100%。