Question

【题目】碳、氮、氧、磷、硫、铁，锌、铜等都是组成蛋白质的重要元素。回答下列问题：

（1）Fe的基态原子的核外电子排布式为_________，3d能级上的未成对电子数为____。

（2）在C、N、O、P、S五种元素中，第一电离能最大的元素是_____（填元素符号，下同），电负性最大的元素是______

（3）氨基乙酸（H2NCH2COOH）是蛋白质完全水解的产物之一，其中C原子的杂化轨道类型为______；1molH2NCH2COOH中含有键的数目为_____NA。

（4）蛋白质在体内部分被氧化生成尿素［CO（NH2）2］、二氧化碳、水等排出体外。

①CO2、H2O分子的空间构型分别为_____、_____。

②尿素的熔点为132．7℃，其固体属于_____晶体。

③尿素易溶于水，其原因除都是极性分子外，还有_________。

（5）Cu与H元素形成某种晶体的结构如图所示，则该晶体的化学式为____。若该晶体的密度为ρg·cm—3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞的棱长为_____nm（用含ρ和NA的式子表示）

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 4 N O sp2、sp3 9 直线形 V形 分子 尿素与水分子之间可以形成氢键 CuH ×107

【解析】

（1）Fe元素原子核外电子数为28，结合能量最低原理书写核外电子排布式，结合电子泡利原理分析未成对电子数；

（2）依据原子的第一电离能和电负性在元素周期表的周期性变化规律作答；

（3）依据杂化轨道理论分析，再结合共价键理论中σ键的存在规律判断分子内的σ键数目；

（4）①根据价层电子对互斥理论（VSEPR理论），先判断价层电子对数，再结合模型分析确定分子的空间构型；

②结合分子晶体的特点作答；

③依据相似相容原理及氢键对物质溶解性的影响分析。

（5）利用均摊法求出该晶胞内铜原子与氢原子的个数，确定化学式；依据晶胞的密度 = ，利用几何关系得出结论。

（1）Fe元素原子核外电子数为26，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，3d能级上有五个轨道，六个电子，根据泡利原理可知，其能级上的未成对电子数为：4.

故答案为：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；4；

（2）在元素周期表中，同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，其中IIA族与VA族元素因核外电子所处能级为全充满、半充满状态，结构稳定，故第一电离能反常的比相对应的后一主族元素偏大，因此C、N、O、P、S五种元素中，第一电离能最大的元素为N；同一周期中从左到右，元素的电负性逐渐变大，同一主族从上到下，元素的电负性逐渐变小，因此上述五种元素中，电负性最大的元素是O。

故答案为：N；O；

（3）H2NCH2COOH分子中，其中羧基中的碳原子形成两个单键和一个双键，故其杂化类型为sp2；另一个C原子结合的原子数为4，无孤电子对，则其杂化轨道数为4，故采用的杂化类型为sp3；因为共价单键中由一个σ键组成，共价双键中由一个σ键和一个π键组成，共价三键由一个σ键和两个π键组成，H2NCH2COOH的结构式可表示为：，故1 mol H2NCH2COOH中含有σ键的数目为9 NA，

故答案为：sp2、sp3；9；

（4）①CO2分子的σ键电子对数为2，中心原子C无孤电子对，故其空间立体构型为直线形，而H2O分子的σ键电子对数为2，中心原子O的孤电子对数为2，其VSEPR模型为四面体形，分子空间构型为V形，

故答案为：直线形；V形；

②因尿素的熔点为132．7℃，熔点较低，则其固体属于分子晶体，

故答案为：分子；

③CO(NH2)2可与水形成氢键，使得溶剂与溶质之间的作用力增大，溶解性增强，

故答案为：尿素可与水分子间形成氢键；

（5）从晶胞结构可以看出，晶胞内的Cu原子数 = 8× （顶点）+6×（面心） = 4，晶胞内的H原子数 = 4×1（体内）= 4，则该晶体的化学式为CuH,晶胞内含4个CuH，设该晶胞的棱长为 a nm，则体积为(a×10-7)3 cm3，晶胞的质量为 = g，根据晶胞的密度等于晶胞的质量与晶胞的体积之比，列式得出ρ = = ，则a = ×107 nm，

故答案为：CuH； ×107