Question

【題目】【化學——選修3：物質結構與性質】

物質的結構決定物質的性質。請回答下列涉及物質結構和性質的問題：

（1）第二周期中，元素的第一電離能處于B與N之間的元素有_________種。

（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基態原子的未成對電子數與基態碳原子的未成對電子數相同，則其基態原子的價層電子排布式為_________________。

（3）乙烯酮（CH2＝C＝O）是一種重要的有機中間體，可用CH3COOH在（C2H5O）3P＝O存在下加熱脫H2O得到。乙烯酮分子中碳原子雜化軌道類型是_____________，1mol（C2H5O）3P＝O分子中含有的σ鍵的數目為__________________。

（4）已知固態NH3、H2O、HF的氫鍵鍵能和結構如下：

解釋H2O、HF、NH3沸點依次降低的原因___________________。

（5）碳化硅的結構與金剛石類似，其硬度僅次于金剛石，具有較強的耐磨性能。碳化硅晶胞結構中每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有___________個，與碳原子等距離最近的碳原子有__________個。已知碳化硅晶胞邊長為apm，則晶胞圖中1號硅原子和2號碳原子之間的距離為________pm，碳化硅的密度為__________g／cm3。

Answer 1

【答案】（1）3 （2）3d84s2 （3）sp2和sp（２分）25NA

（4）單個氫鍵的鍵能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每個分子含氫鍵數：冰中2個，(HF)n和(NH3)n只有1個，氣化要克服的氫鍵的總鍵能是冰＞(HF)n大于(NH3)n

（5）4 12

【解析】

試題分析：（1）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，根據電離能的變化規律，半充滿的N原子和全充滿的Be原子第一電離能要比同周期原子序數大的原子高，故第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O三種元素；

（2）元素位于第四周期VIII族，其基態原子的未成對電子數與基態碳原子的未成對電子數相同，C原子的電子排布為1s22s22p2，未成對電子數為2，則該元素為Ni，其基態原子的價層電子排布式為3d84s2；

（3）在CH2＝C＝O中，一個碳原子的價層電子對數為＝3，另一個碳原子的價層電子對數為＝2，所以碳原子的雜化軌道類型有sp2和sp；單鍵全是σ鍵、雙鍵有一個σ鍵，1mol（C2H5O）3P＝O分子中含有的σ鍵的數目為25NA；

（4）單個氫鍵的鍵能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每個分子含氫鍵數:冰中2個，(HF)n和(NH3)n只有1個，氣化要克服的氫鍵的總鍵能是冰＞(HF)n＞(NH3)n；

（5）碳化硅晶胞結構中每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有4個，與碳原子等距離最近的碳原子有12個。已知碳化硅晶胞邊長為apm，則晶胞圖中1號硅原子和2號碳原子之間的距離為pm；根據題圖知，每個碳原子周圍有4個硅原子與其距離最近且相等;該晶胞中含有的碳原子個數為個硅原子與其距離最近且相等，該晶胞中含有的碳原子個數為8×18+6×12＝4，硅原子個數為4 ，則根據公式 ×ρ × NA＝4×40g·mol- 1得ρ＝＝。