Question

18．碳、氮在自然界中广泛存在．
（1）CH₃COOH中C院子轨道杂化类型有sp³和sp²；1 mol CH₃COOH分子中含有α键的数目为7mol或7×6.02×10²³．
（2）50号元素Sn在周期表中位置是第五周期第ⅣA族；写出50号元素Sn的基态原子核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p²或[Kr]4d¹⁰5s²5p²．
（3）锡和碳一样能生成四氯化物（SnCl₄），然而锡又不同于碳，配位数可超过4，SnCl₄两种可能立体结构分别是正四面体结构和平面正方形结构．
（4）与H₂O电子数相同的一种含有碳元素的阳离子为CH₅⁺
（填化学式）；H₂O与CH₃CH₃OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为H₂O与CH₃CH₃OH之间可以形成氢键．
（5）元素X的某价态离子Xⁿ⁺中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N^3-形成的晶体结构如图所示．
①该晶体的阳离子与阴离子个数比为3：1．
②该晶体中Xⁿ⁺离子中n=1．
③晶体中每个N^3-被6等距离的Xⁿ⁺¹离子包围．

Answer 1

分析 （1）CH₃COOH中C原子分别形成4个、3个δ键，没有孤对电子，CH₃CHOOH分子中含有1个C-C、3个C-H、1个C-O、1个C=O、1个O-H等化学键；
（2）主族元素中，原子核外电子层数与其周期数相等，原子核外最外层电子数与其主族族序数相等；根据能量最低原理书写核外电子排布；
（3）根据SnCl₄分子结构中Cl原子的分布位置，若形成立体结构则为正四面体结构，若与Sn原子在同一平面则为平面正方形结构；
（4）H₂O电子数为10，H₂O与CH₃CH₃OH都含有氢键，且都为极性分子，二者互溶；
（5）①根据均摊法计算晶胞中Xⁿ⁺、N^3-离子数目进行解答；
②结合①中计算，在利用化合价代数和为0计算；
③以顶角上的N^3-为中心，晶胞中与之距离最近的Xⁿ⁺有3个，而每个顶点为8个晶胞共用，棱上原子为4个晶胞所共用，所以每个原子为1个晶胞提供$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）CH₃COOH中C原子分别形成4个、3个δ键，没有孤对电子，分别为sp³杂化、sp²杂化，CH₃CHOOH分子中含有1个C-C、3个C-H、1个C-O、1个C=O、1个O-H等化学键，则1mol CH₃COOH分子中含有σ键的数目为7mol或7×6.02×10²³，
故答案为：sp³和sp²；7mol或7×6.02×10²³；
（2）50号元素Sn在周期表中位置是第五周期第ⅣA族，50号元素Sn的基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p²或[Kr]4d¹⁰5s²5p²，故答案为：第五周期第ⅣA族；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p²或[Kr]4d¹⁰5s²5p²；
（3）SnCl₄分子中Cl原子的位置有所不同，根据分子结构中Cl原子的分布位置，若形成立体结构则为正四面体结构，若Cl原子与Sn原子在同一平面则为平面正方形结构，故答案为：正四面体结构；平面正方形结构；
（4）与H₂O所含电子数相同的一种含碳的阳离子为CH₅⁺，H₂O与CH₃CH₃OH都含有氢键，且都为极性分子，二者互溶，
故答案为：CH₅⁺；H₂O与CH₃CH₃OH之间可以形成氢键；
（5）①晶胞中Xⁿ⁺可知数目为12×$\frac{1}{4}$=3、N^3-离子数目为8×$\frac{1}{8}$=1，故该晶体的阳离子与阴离子个数比为3：1，故答案为：3：1；
②由化合价代数和为0，可知3n-3=0，故n=1，故答案为：1；
③以顶角上的N^3-为中心，晶胞中与之距离最近的Xⁿ⁺有3个，而每个顶点为8个晶胞共用，棱上原子为4个晶胞所共用，所以每个原子为1个晶胞提供$\frac{1}{4}$，故则每个N^3-周围与之距离最近的X⁺数目为：8×3×$\frac{1}{4}$=6，故答案为：6．

点评 本题考查了元素周期表及应用、化学键、杂化类型以及晶胞结构及计算，注意利用均摊法进行晶胞有关计算，需要学生具有一定空间想象能力，难度中等．