Question

人民网2012年11月8日西宁电，青海盐湖海纳化工有限公司15万吨电石项目投产．以电石（CaC₂ ）为原料可生产许多重要的有机物质，电石可由CaO制得（同时还得到一种可燃性气体物质），有关转化关系如图甲所示，

（1）写出制备电石及由电石生成乙炔的化学方程式为

 

、

 

．
（2）基态Ca²⁺的电子排布式为

 

，上面转化关系图中涉及到的元素中，电负性最大的元素是

 

，第一电离能最小的元素是

 

．
（3）CHCH、乙烷分子中的碳原子杂化类型分别为

 

、

 

，甲烷的空间构型是

 

，该空间构型中，键角

 

（填＞、＜、=）109°28′．
（4）与CH₂=CH₂相比，CH₂=CHCl属于易液化的气体，原因是

 

．
（5）假设图乙是电石的晶胞，则一个晶胞中含有

 

个钙离子，研究表明，亚玲形C₂^2-的存在，使晶胞沿一个方向拉长，则该晶胞中一个Ca²⁺周围距离相等且最近的C₂^2-有

 

个．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）CaO与焦炭在电炉中生成CaC₂，同时有可燃性CO气体生成；CaC₂与H₂O反应可以生成CH≡CH气体；
（2）Ca是20号元素，Ca²⁺有18个电子，基态Ca²⁺的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；根据元素的电负性规律可知，非金属元素电负性大于金属元素，非金属性越强，电负性越大，所以电负性最大的元素是O元素；根据元素第一电离能的递变规律可知，金属性越强，电离能越小，所以第一电离能最小的元素为Ca元素；
（3）C₂H₂是直线形分子，C原子杂化方式为sp，C₂H₆有两个甲基组成，甲基是甲烷失去一个氢原子的产物，所以C原子杂化方式为sp³，甲烷的空间构型是四面体，键角为109°28′；
（4）乙烯与CH₂═CHCl组成和结构相似，都属于分子晶体，熔沸点较低，但CH₂═CHCl相对分子质量大，所以范德华力大；
（5）该晶胞中顶点占

1

8

，棱上占

1

4

，面心占

1

2

，体心占1，Ca²⁺为8×

1

8

+6×

1

2

=4；根据图象，晶胞沿一个方向拉长，则该晶胞中一个Ca²⁺周围距离相等且最近的

C

2- 2

只有同一平面内的4个．

解答： 解：（1）CaO与焦炭在电炉中生成CaC₂，同时有可燃性CO气体生成，化学方程式为：CaO+3C

电炉

CaC₂+CO↑；CaC₂与H₂O反应可以生成CH≡CH气体，化学方程式为：CaC₂+2H₂O→CH≡CH↑+Ca（OH）₂，
故答案为：CaO+3C

电炉

CaC₂+CO↑、CaC₂+2H₂O→CH≡CH↑+Ca（OH）₂；
（2）Ca是20号元素，Ca²⁺有18个电子，基态Ca²⁺的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；根据元素的电负性规律可知，非金属元素电负性大于金属元素，非金属性越强，电负性越大，所以电负性最大的元素是O元素；根据元素第一电离能的递变规律可知，金属性越强，电离能越小，所以第一电离能最小的元素为Ca元素，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶、O、Ca；
（3）C₂H₂是直线形分子，C原子杂化方式为sp，C₂H₆有两个甲基组成，甲基是甲烷失去一个氢原子的产物，所以C原子杂化方式为sp³；甲烷的空间构型是四面体；键角为109°28′，
故答案为：sp　sp³、正四面体、=；
（4）乙烯与CH₂═CHCl组成和结构相似，都属于分子晶体，熔沸点较低，但CH₂═CHCl相对分子质量大，所以范德华力大，
故答案为：乙烯与CH₂═CHCl均属于分子晶体且组成结构相似，但后者相对分子质量大，范德华力大；
（5）Ca²⁺为位于顶点和面心数目为8×

1

8

+6×

1

2

=4；根据图象，晶胞沿一个方向拉长，则该晶胞中一个Ca²⁺周围距离相等且最近的

C

2- 2

只有同一平面内的4个，
故答案为：4、4．

点评：本题综合考查物质结构与性质，涉及核外电子排布规律、电离能、杂化理论、分子结构、晶胞结构等，难度中等．