Question

【题目】已知肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢常用作火箭燃料,火箭部分构件采用钛合金材料。请回答下列问题:

（1）N2H4、H2O2的组成元素中第一电离能最大的是______。

（2）钛元素基态原子的核外电子排布式为_____________________。

（3）1 mol N2H4分子中所含极性键的数目为___________。

（4）H2O2受热易分解为H2O,H2O的空间构型为_______,其中心原子的杂化轨道类型为_________。

（5）H2S和H2O2的主要物理性质如下表所示:

物质	熔点/K	沸点/K	水中溶解度(标准状况)
H2S	187	202	每升水中溶解2.6 L
H2O2	272	423	以任意比互溶

造成上述熔沸点和溶解度差异的主要原因分别是_______________和________________。

（6）氧化镁和氮化硼均可用作返回舱的热屏蔽材料,晶格能:氧化镁_______(填“大于”或“小于”)氧化钙。

（7）立方氮化硼的晶胞如图所示。处于晶胞顶点的原子的配位数为______。若晶胞边长为a cm,则立方氮化硼的密度是________________g·cm-3。(只要求列出算式,设阿伏加德罗常数的值为NA)

Answer 1

【答案】N 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 2.41×1024 V形 sp3 H2O2分子之间存在氢键,所以H2O2的熔、沸点高于H2S H2O2与H2O分子之间也可形成氢键,故H2O2在水中的溶解度大于H2S 大于 4

【解析】

（1）N、H、O元素中氮元素2p能级为半满稳定状态，第一电离能最大。

（2）钛元素为第22号元素，根据素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2。

（3）每个N2H4分子中，两个氮原子之间有一个非极性共价键，氮原子和氢原子间有4个极性共价键。

（4）H2O中氧原子形成2个氢氧键，含有2对孤对电子，杂化轨道数目为4。

（5）H2O2分子间形成氢键，所以沸点高于H2S。H2O2和H2O分子之间也形成氢键，增大溶解度。

（6）离子所带电荷数相等，离子半径越小，晶格能越大。

（7）以B原子为中心，距离最近且相等的N原子有4个，N原子距离最近且相等的B原子也有4个，B原子配位数为4，N原子配位数也是4。根据均摊法计算晶胞中氮、硼原子个数，晶胞质量，晶胞体积，再计算立方氮化硼的密度。

（1）N2H4、H2O2的组成元素中，氮元素2p能级为半满稳定状态，第一电离能最大。答案为N。

（2）钛元素为第22号元素，根据素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2。

（3）每个N2H4分子中，氮原子和氢原子间有4个极性共价键，1 mol N2H4分子中所含极性键的数目为4×6.02×1023=2.408×1024≈2.4×1024。

（4）H2O中氧原子形成2个氢氧键，含有2对孤对电子，杂化轨道数目为4，H2O的空间构型为V形，其中心原子的杂化轨道类型为sp3。

（5）造成上述熔沸点和溶解度差异的主要原因分别是：H2O2分子之间存在氢键,所以H2O2的熔、沸点高于H2S；H2O2与H2O分子之间也可形成氢键,故H2O2在水中的溶解度大于H2S。

（6）镁离子半径小于钙离子半径，所带电荷数相等，所以晶格能:氧化镁大于氧化钙。

（7）以B原子为中心，距离最近且相等的N原子有4个，N原子距离最近且相等的B原子也有4个，B原子配位数为4，N原子配位数也是4。根据均摊法计算晶胞中氮、硼原子个数，一个立方氮化硼的晶胞钟含有4个氮原子，4个B原子，晶胞质量g=g，晶胞体积(a×10-10)3cm3，立方氮化硼的密度g÷(a×10-10)3cm3 = g·cm-3。