Question

【題目】PM2.5中的某些物質，易引發光化學煙霧污染，光化學煙霧中含有NOx、OCS、CH2=CH-CHO、HCOOH、以及光氣等二次污染物。水污染程度可通過測定水體中鉛、鉻等重金屬的含量判斷。

（1）C、N、O三種元素的第一電離能從大到小的順序為_______（用元素符號表示），CH2=CH-CHO分子醛基中碳原子雜化方式為____________。

（2）根據等電子體原理，羰基硫(OCS)分子的結構式為_________；光氣（COCl2）各原子最外層都滿足8電子穩定結構,則光氣分子的空間構型為_________（用文字描述）；

（3）1molHCOOH中含σ鍵和π鍵數目之比為______________。

（4）基態Cr原子核外電子排布式是_______，配合物[Cr(NH3)4(H2O)2] Cl3中心離子的配體為_______。

（5）測定大氣中PM2.5的濃度方法之一是β-射線吸收法，β-射線放射源可用85Kr。已知Kr晶體的晶胞結構如圖所示，設晶體中晶胞中含Kr原子為m個，與每個Kr原子緊相鄰的Kr原子有n個，則m/n=______（填數字）。若兩個相鄰面心的Kr原子的核間距為acm，用NA表示阿伏伽德羅常數，M表示Kr的相對原子質量。該晶體的密度計算式為______ g/cm3。

Answer 1

【答案】 N＞O＞C sp2 O=C=S 平面三角形 4∶1 [Ar]3d54s1 H2O和NH3 1/3 （或）

【解析】試題分析：該題以環境污染為題材，重點考查核外電子排布、σ鍵和π鍵、第一電離能、雜化軌道、利用等電子原理判斷未知物的空間構型、晶體結構等知識。雖然綜合性比較強，但是難度不大。

解析：（1）C、N、O同處第二周期，總體第一電離能遞增，但是由于N原子河外電子排布為1s22s22p3，2p處于半充滿狀態，第一電離能比相鄰的原子都更大，所以第一電離能的順序為N>O>C。CH2=CH2CHO分子中，醛基的碳原子通過σ鍵直接連接三個原子，但是和氧原子的連接中還存在一個π鍵，因此該碳原子不存在孤對電子，所以醛基碳原子的成鍵對和孤對共有3個，雜化方式為sp2，答案：N>O>C、sp2。（2）OCS于CO2原子數和最外層電子數分別相等，屬于等電子體，所以OCS分子結構為直線型即O=C=S。光氣的各原子最外層都滿足8電子穩定結構，電子式為 ，中心原子碳含有3各成鍵對，沒有孤對，成鍵對和孤對共有3個，雜化方式為sp2，因此分子空間構型為平面三角形。答案：O=C=S、平面三角形。

（3）HCOOH的結構式為，C=O中存在一個π鍵數和一個σ鍵，所以σ鍵共4mol，π鍵1mol，比值為4:1。配合物[Cr(NH3)4(H2O)2] Cl3中心離子是Cr3+，配體為NH3和H2O分子。答案：4:1、NH3和H2O。

（4）Cr為24號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。答案：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。

（5）晶胞結構圖中，立方體的頂點、面心位置都被Kr原子占據，因此晶胞中Kr原子數m=8×1/8+6×1/2=4。以晶胞圖正上方中心Kr為對象，緊相鄰的Kr原子包括該平面頂點4個Kr原子，以及四個立面中心共4個Kr原子，還包括該晶胞正上方晶胞四個立面中心的共4個Kr原子，因此n=4+4+4=12，m/n=4:12=1:3。晶胞中4個Kr原子總質量為4×M/NA g，面心的Kr原子的核間距為acm，即正方形平面對角線為2a cm，邊長為 ，立方體體積為，所以晶體的密度為。正確答案：（或）。