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【题目】碳、氮、氧、氟、钙、铜等元素的化合物广泛存在于自然界,回答下列问题:

(1)将乙炔(C2H2)通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红榇色沉淀。乙炔分子中σ键与π键个数比值为___________Cu+基态核外电子排布式为___________[Cu(NH3)2]Cl中化学键类型为___________

(2)NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体。元素第一电离能N___________F(“>”“<”“=”)NF3中氮原子的杂化轨道类型为___________NF3属于___________分子。(极性非极性”)

(3)C60可以用作储氢材料。已知金刚石中CC的键长为154.45pmC60CC的键长为140~145pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确?理由是___________

(4)氮的氧化物和含氧酸在医疗上具有重要的应用。写出与N2O互为等电子体的分子___________(任写一种),酸性HNO3>HNO2,试着从结构上解释其原因___________

(5)电石(CaC2)是有机合成化学工业的基本原料。CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似(如图所示),但晶体中由于哑铃形C22的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中每个Ca2+周围距离最近的C22的数目为___________,已知CaC2晶体的密度为2.22g·cm3,该晶胞的体积为___________cm3

【答案】3:2 1s22s22p63s23p63d10[Ar]3d10 离子键、共价键、配位键 sp3 极性 不正确,金刚石是原子晶体,融化时需要破坏共价键,C60为分子晶体,融化时破坏分子间作用力,无需破坏共价键,所以C60熔点低于金刚石。 CO2 CS2 电负性ON,-NO2N的正电性大于-NO中的N,导致HONO2OH极性大于HONO中的OH极性,因而在水分子作用下HONO2HONO更容易电离出H+,即酸性HNO3HNO2 4 1.9×1022

【解析】

本题考查的是物质结构和性质。

1)乙炔中氢原子只有1个电子基态下处于能量最低1s轨道。而碳原子有6个电子,两个位于1s轨道,不参与成键,4个位于第二层上。当形成乙炔时,4个位于最外层的原子轨道发生杂化,即一个s轨道和一个p轨道杂化成两个sp轨道,另外的两个2p轨道保持不变。这样在形成乙炔时,碳原子的其中一个sp轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠,形成C-Hσ键,另一个sp轨道则与另一个碳原子的sp轨道头碰头重叠形成C-Cσ键。碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个C-Cπ键。所以乙炔中有3σ键与2π键。Cu29号元素,Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10[Ar]3d10 [Cu(NH3)2]ClCu+NH3之间的化学键为配位键,N-H为极性共价键,[Cu(NH3)2]+Cl-之间为离子键;

2)同周期主族元素从左到右最外层电子的有效核电荷逐渐增大,电离能也逐渐增大,所以F元素的第一电离能比N元素的第一电离能大。N原子杂化轨道数目为4,采取sp3杂化。NF3分子构型与NH3相似,NH3分子构型是三角锥型,所以NF3分子构型也是三角锥型,三角锥型分子的结构不对称,正负电荷中心不重叠,为极性分子;

3)金刚石是原子晶体,融化时需要破坏共价键,C60为分子晶体,融化时破坏分子间作用力,无需破坏共价键,所以C60熔点低于金刚石;

4)符合等电子体的两条基本要求是:原子总数一致,价电子总数一致。二氧化碳、二硫化碳与一氧化二氮分子中都含有3个原子,其价电子总数是16,是等电子体;电负性ON,-NO2N的正电性大于-NO中的N,导致HONO2OH极性大于HONO中的OH极性,因而在水分子作用下HONO2HONO更容易电离出H+,即酸性HNO3HNO2

5)依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心可知1Ca2+周围距离最近的C22-4个,而不是6个,要特别注意题给的信息,CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似,该晶胞中含有Ca12×14+1=4,一个晶胞中含有4CaC2CaC2晶体的密度为2.22g/cm3,该晶胞的体积为V=m/ρ=(4×64)÷(2.22×6.02×1023)≈1.92×1022cm3。据此解答。

1)乙炔中氢原子只有1个电子基态下处于能量最低1s轨道。而碳原子有6个电子,两个位于1s轨道,不参与成键,4个位于第二层上。当形成乙炔时,4个位于最外层的原子轨道发生杂化,即一个s轨道和一个p轨道杂化成两个sp轨道,另外的两个2p轨道保持不变。这样在形成乙炔时,碳原子的其中一个sp轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠,形成C-Hσ键,另一个sp轨道则与另一个碳原子的sp轨道头碰头重叠形成C-Cσ键。碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个C-Cπ键。所以乙炔中有3σ键与2π键。Cu29号元素,Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10[Ar]3d10 [Cu(NH3)2]ClCu+NH3之间的化学键为配位键,N-H为极性共价键,[Cu(NH3)2]+Cl-之间为离子键。本小题答案为:3:2 1s22s22p63s23p63d10[Ar]3d10;离子键、共价键、配位键。

2)同周期主族元素从左到右最外层电子的有效核电荷逐渐增大,电离能也逐渐增大,所以F元素的第一电离能比N元素的第一电离能大。N原子杂化轨道数目为4,采取sp3杂化。NF3分子构型与NH3相似,NH3分子构型是三角锥型,所以NF3分子构型也是三角锥型,三角锥型分子的结构不对称,正负电荷中心不重叠,为极性分子。本小题答案为:<sp3 ;极性。

3)不正确,金刚石是原子晶体,融化时需要破坏共价键,C60为分子晶体,融化时破坏分子间作用力,无需破坏共价键,所以C60熔点低于金刚石。本小题答案为:不正确,金刚石是原子晶体,融化时需要破坏共价键,C60为分子晶体,融化时破坏分子间作用力,无需破坏共价键,所以C60熔点低于金刚石。

4)符合等电子体的两条基本要求是:原子总数一致,价电子总数一致。二氧化碳、二硫化碳与一氧化二氮分子中都含有3个原子,其价电子总数是16,是等电子体;电负性ON,-NO2N的正电性大于-NO中的N,导致HONO2OH极性大于HONO中的OH极性,因而在水分子作用下HONO2HONO更容易电离出H+,即酸性HNO3HNO2。本小题答案为:CO2 CS2等;电负性ON,-NO2N的正电性大于-NO中的N,导致HONO2OH极性大于HONO中的OH极性,因而在水分子作用下HONO2HONO更容易电离出H+,即酸性HNO3HNO2

5)依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心可知1Ca2+周围距离最近的C22-4个,而不是6个,要特别注意题给的信息,CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似,该晶胞中含有Ca12×14+1=4,一个晶胞中含有4CaC2CaC2晶体的密度为2.22g/cm3,该晶胞的体积为V=m/ρ=(4×64)÷(2.22×6.02×1023)≈1.92×1022cm3。本小题答案为:41.92×1022

练习册系列答案
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(2)“分金时,单质金发生反应的离子方程式为______________________

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