Question

【題目】2017年科學(xué)工作若研究的兩項最新成果如下:

I.4-一二甲氨基吡啶()能高效催化醋酸酐和磺胺的反應(yīng)。

II.鈣鈦礦制作的一種新材料推進(jìn)了人工光合作用的進(jìn)程。

請回答以下問題:

（1）基態(tài)鈦原子的價電子排布式為_____________________。

（2）①構(gòu)成4—二甲氨基吡啶分子的各原子電負(fù)性由大到小的順序為_____________，其中元素第一電離能最大的是_________________。

②1mol4—二甲氨基吡啶分子中所含σ鍵的數(shù)目為_____________，其中C原子的雜化形式為____________。（3）乙酰氯(CH3COCl)和乙酸鈉(CH3COONa)反應(yīng)可以制備醋酸酐。這兩種反應(yīng)物中熔點更高的是_____，原因是_______________________________。

（4）自然界中除鈣鈦礦外，碳酸鈣、硫酸鈣也都是鈣元素形成的常見物質(zhì)。請比較鍵角的大小:CO32-_____SO42-(填“>”“<”或“=”)，推斷依據(jù)是_________________________________。

（5）鈣鈦礦有多種晶胞結(jié)構(gòu)，其中一種晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示

①此鈣鈦礦晶胞中，Ca2+周圍距離最近且相等的Ca2+個數(shù)為__________________________。

②已知該晶胞的密度為d g/cm3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。計算晶胞參數(shù)a=_______pm。(寫出表達(dá)式，不需要進(jìn)行計算)

Answer 1

【答案】 3d24s2 N、C、H或N>C>H N或氦 19NA(或19×6.02×1023或1.1438×1024) sp3、sp2 乙酸鈉(或CH3COONa) 乙酸鈉晶體是離子晶體，乙酰氯晶體是分子晶體 > CO32-中C原子為SP3雜化，鍵角120°，SO42-中S原子為SP3雜化，鍵角109°28′ 6 (136/dNA)(1/3)×1010或×1010或2××1010

【解析】試題分析：本題以.4-一二甲氨基吡啶和鈣鈦礦為背景，主要考查價電子排布、電負(fù)性、第一電離能、σ鍵、中心原子雜化、不同晶體熔點比較、晶胞的有關(guān)計算等知識，考查考生對原子結(jié)構(gòu)和元素周期律的認(rèn)識、晶體有關(guān)的簡單計算能力、對晶體圖形的閱讀能力和基礎(chǔ)知識的綜合運用能力。

解析：（1）鈦是22號元素，其基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，價電子排布式為3d24s2。正確答案：3d24s2。（2）①構(gòu)成4—二甲氨基吡啶的原子有C、N、H，C、N同處于第二周期，隨著原子序數(shù)增大，同周期從左到右電負(fù)性增大，而H位于第一周期，電負(fù)性較小，所以電負(fù)性N>C>H。同一周期，從左到右各元素的第一電離能總體呈增大的趨勢，但是當(dāng)原子的價電子為全滿或者半滿時呈現(xiàn)為一種較穩(wěn)定狀態(tài)，所以它們的第一電離能比相鄰的原子都要大，既N的第一電離能比相鄰的C大，而H位于第一周期第一電離能較小，因此三種元素的第一電離能最大的是N元素。②根據(jù)4—二甲氨基吡啶的結(jié)構(gòu)，1mol該分子中含σ鍵包括六元環(huán)中6mol σ鍵及上下（原圖方向，下同）4個C原子的4mol C—H σ鍵、向左1molC—N σ鍵、再向左上、左下各有1mol C—N σ鍵及左側(cè)兩個C原子各有3molC—H σ鍵，共計為19mol。分子中C原子的雜化方式有最左側(cè)—CH3中C原子sp3雜化及苯環(huán)上C原子sp2雜化。正確答案：N>C>H、N、19mol(或19×6.02×1023或1.1438×1025) 、 sp3和sp2。（3）乙酰氯分子中只存在共價鍵，晶體屬于分子晶體，乙酸鈉存在離子鍵屬于離子晶體，所以乙酸鈉的熔點更高。正確答案：乙酸鈉(或CH3COONa)、乙酸鈉晶體是離子晶體，乙酰氯晶體是分子晶體。（4）CO32-中心原子C采用sp2雜化，鍵角1200，SO42-中心原子S采用sp3雜化，鍵角為109°28′，所以鍵角的大小:CO32->SO42-。正確答案：>、CO32-中C原子為SP3雜化，鍵角120°，SO42-中S原子為SP3雜化，鍵角109°28′ 。（5）鈣鈦礦晶胞中Ca2+周圍距離最近且相等的Ca2+離子有上、下、左、右、前、后（均為相對于圖中晶胞的位置）各有一個共計6個。由晶胞結(jié)構(gòu)可以推出晶胞中含有1個Ca原子、個Ti原子、（3）個O原子，所以每個晶胞的質(zhì)量為，晶胞體積為（a×10-10）3 cm3 ，密度，所以。正確答案：6、