Question

能源、材料和信息是现代社会的三大“支柱”。

(1)目前，利用金属或合金储氢的研究已取得很大进展，下图是一种镍基合金储氢后的晶胞结构图。

 

① Ni原子的价电子排布式是               。

② 该合金储氢后，含1mol La的合金可吸附H2的数目为       。

(2)南师大结构化学实验室合成了一种多功能材料——对硝基苯酚水合物(化学式为C6H5NO3·1.5H2O)。实验表明，加热至94℃时该晶体能失去结晶水，由黄色变成鲜亮的红色，在空气中温度降低又变为黄色，具有可逆热色性；同时实验还表明它具有使激光倍频的二阶非线性光学性质。

①晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是               。

②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中，破坏的微粒间作用力是        。

(3)科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO42－互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构。该阴离子的电子式是       ，其中心原子N的杂化方式是     。

(4)在金刚石晶体的一个晶胞(如图1)中，含有        个碳原子。在二氧化硅晶体的一个晶胞中，含有      个化学键。原子晶体能否形成最密堆积结构，原因是                           。

(5)铁晶体的晶胞结构(如图2)：若铁原子的半径是r cm，则铁的密度是     。

 

 

Answer 1

 

【解析】(1)①Ni是28号元素，其核外有28个电子，镍原子3d、4s能级上电子为其价电子，根据构造原理知Ni原子的价电子排布式为3d84s2。

②该晶胞中氢气分子个数=8×1/4+2×1/2=3，La原子个数是8×1/8=1，故该物质中氢分子和La原子个数比是3：1，则含1mol La的合金可吸附H2的数目为3NA。(2)①元素的非金属性越强其电负性越强，O、N、C、H的非金属性逐渐减弱，所以O、N、C、H的电负性逐渐减弱，则O、N、C、H的电负性由大到小的顺序是O＞N＞C＞H。

②对硝基苯酚水合物之间氧原子和氢原子间存在氢键，所以对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中，破坏的微粒间作用力是氢键，故答案为：氢键；

(3)原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体，且等电子体结构相似，阴离子与SO42-互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构，则该离子是NO43-，其电子式为：，该离子中价层电子对=4+1/2(5+3-4×2)=4，所以N原子采用sp3杂化。

(4)在金刚石晶胞中含有碳原子数为 8×1/8+6×1/2+4=8；在二氧化硅晶胞中，它的结构与金刚石相似，一个Si结合4个氧，所以共有32个化学键。原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键，所以原子晶体就不能形成配位数是12的最密堆积结构。

(5)图2中为铁的体心立方结构，晶胞中含有Fe原子数目是2，其晶胞质量是，2×56/NA，铁原子半径为r，边长为a，则3a2=(4r)2，a=，晶胞的体积是V=(cm)3，故其密度是 g/cm3。