Question

【題目】【化學——選修3物質結構與性質】

2015年8月12號接近午夜時分，天津濱海新區一處集裝箱碼頭發生爆炸。發生爆炸的是集裝箱內的易燃易爆物品，爆炸火光震天，并產生巨大蘑菇云。根據掌握的信息分析，裝箱區的危險化學品可能有鉀、鈉、氯酸鈉、硝酸鉀、燒堿，硫化堿、硅化鈣、三氯乙烯、氯碘酸等。運抵區的危險化學品可能有環己胺、二甲基二硫、甲酸、硝酸銨、氰化鈉、4，6-二硝基苯-鄰仲丁基苯酚等。

回答下列問題：

（1）在組成NH4NO3、NaCN兩種物質的元素中第一電離能最大的是 （填元素符號），解釋原因 。

（2）二甲基二硫和甲酸中，在水中溶解度較大的是 （填名稱），原因 ；燒堿所屬的晶體類型為 ；硫化堿（Na2S）的S2-的基態電子排布式是 。

（3）硝酸銨中，NO3-的立體構型為 ，中心原子的雜化軌道類型為 。

（4）1mol化合物NaCN中CN-所含的π鍵數為______，與CN-互為等電子體的分子有 。（CN）2又稱為擬鹵素，實驗室可以用氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得，寫成該制備的化學方程式 。

（5）鈉鉀合金屬于金屬晶體，其某種合金的晶胞結構如圖所示。合金的化學式為 ；晶胞中K 原子的配位數為 ；已知金屬原子半徑r（Na）=186pm、r（K）=227pm，計算晶體的空間利用率 （列出計算式，不需要計算出結果）。

Answer 1

【答案】

（1）N；同周期元素的第一電離能由左向右總體呈增大的趨勢，同主族由上到下，元素的第一電離能逐漸減小，但N原子的2p能級為半充滿的穩定結構，其第一電離能比O的大，故第一電離能最大的是N。

（2）甲酸；因為甲酸和水分子之間可以形成氫鍵，二甲基二硫和水分子之間只有范德華力。

離子晶體，［Ne］3p23p6

（3）平面正三角形，sp2雜化

（4）2NA，N2或CO，2NaCN+MnO2+2H2SO4（濃）=MnSO4+Na2SO4+(CN)2↑+2H2O

（5）Na3K(KNa3)；6；

【解析】

試題分析：（1）同周期元素第一電離能自左而右呈增大趨勢，同主族自上而下元素第一電離能逐漸減小，但N原子的2p能級為半滿穩定狀態，第一電離能高于氧元素的，故NH4NO3、NaCN兩種物質的元素中第一電離能最大的是N。

故答案為：N；同周期元素第一電離能自左而右呈增大趨勢，同主族自上而下元素第一電離能逐漸減小，但N原子的2p能級為半滿穩定狀態，第一電離能高于氧元素的；

（2）甲酸與水形成氫鍵，而二甲基二硫不能，故二甲基二硫和甲酸中溶解度較大的是甲酸，燒堿由鈉離子和氫氧根構成，所以燒堿是離子晶體，S2-離子核外有18個電子，其基態電子排布式為1s2s22p63s23p6，

故答案為：甲酸；甲酸與水形成氫鍵；離子晶體；1s2s22p63s23p6；

（3）NO3-離子中氮原子的孤電子對數==0，價層電子對數=3+0=3，所以NO3-立體構型為平面三角形，中心原子氮原子的雜化軌道類型sp2。

故答案為：平面三角形；sp2；

（4）原子序數相等、價電子總數也相等的微粒互為電子，CN-與N2互為等電子體，二者結構相似，CN-中含有C≡N三鍵，三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵數，所以1mol化合物NaCN中CN-所含的π鍵數為2NA，CN-中含有兩個原子、10個價電子，與CN-互為等電子體的分子有CO、N2，

根據制取氯氣的反應可知，氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得（CN）2，反應化學方程式為：2NaCN+MnO2+2H2SO4(CN)2+Na2SO4+MnSO4+2H2O。

故答案為：2NA；CO、N2；2NaCN+MnO2+2H2SO4(CN)2+Na2SO4+MnSO4+2H2O；

（5）晶胞中，鈉原子數為12×1/4=3，鉀原子數為8×1/8=1，所以合金的化學式為KNa3，

根據晶胞圖可知，每個K 原子周圍有6個鈉原子，所以晶胞中K 原子的配位數為6，

晶胞中鈉原子和鉀原子體積之和為4/3π[（186pm）3×3+（227pm）3]，晶胞的邊長為鈉原子和鉀原子的直徑之和為2×（186pm+227pm），所以晶胞的體積為（2×186pm+2×227pm）3，晶體的空間利用率為{π[（186pm）3×3+（227pm）3]÷（2×186pm+2×227pm）3}×100%=×100%，

故答案為：KNa3；6；×100%