Question

【題目】物質的結構決定物質的性質。請回答下列涉及物質結構和性質的問題：

（1）第二周期中，元素的第一電離能處于B與N之間的元素有_____種。

（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基態原子的未成對電子數與基態碳原子的未成對電子數相同，則其基態原子的價層電子排布式為_____。

（3）乙烯酮（CH2=C=O）是一種重要的有機中間體，可用CH3COOH在(C2H5O)3P=O存在下加熱脫H2O得到。乙烯酮分子中碳原子雜化軌道類型是_____，1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ鍵的數目為_____。

（4）已知固態NH3、H2O、HF的氫鍵鍵能和結構如圖1：

物質	氫鍵X﹣H…Y	鍵能kJ．mol﹣1
（HF）n	D﹣H…F	28.1
冰	O﹣H…O	18.8
（NH3）n	N﹣H…N	5.4

解釋H2O、HF、NH3沸點依次降低的原因_____。

（5）碳化硅的結構與金剛石類似，其硬度僅次于金剛石，具有較強的耐磨性能。碳化硅晶胞結構中每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有_____個，與碳原子等距離最近的碳原子有_____個。已知碳化硅晶胞邊長為apm，則晶胞圖2中1號硅原子和2號碳原子之間的距離為_____pm，碳化硅的密度為_____g/cm3。

Answer 1

【答案】 3 3d84s2 sp2、sp 25NA 單個氫鍵的鍵能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每個分子含氫鍵數：冰中2個，(HF)n和(NH3)n只有1個，氣化要克服的氫鍵的總鍵能是冰＞(HF)n＞(NH3)n 4 12

【解析】（1）同周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢，但是由于氮原子的2p軌道處于半充滿狀態，較穩定，其第一電離能比氧的大，鈹原子的2s軌道處于全滿狀態，鈹的第一電離能比硼的大，所以第一電離能介于硼和氮之間的第2周期元素有鈹、碳、氧3種元素；（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基態原子的未成對電子數與基態碳原子的未成對電子數相同，即未對電子數為2，因此該元素的價層電子排布式為3d84s2；（3）乙烯酮分子中2個碳原子均沒有孤對電子，碳原子的雜化軌道數目為3、2，所以碳原子雜化類型為sp2、sp；單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵，因此(C2H5O)3P=O分子中含有25個σ鍵，則1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ鍵的數目為25NA；（4）由于單個氫鍵的鍵能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每個分子含氫鍵數：冰中2個，(HF)n和(NH3)n均只有1個，氣化要克服的氫鍵的總鍵能是冰＞(HF)n＞(NH3)n，所以H2O、HF、NH3沸點依次降低；（5）晶胞中Si原子數目為4、C原子數目為8×1/8+6×1/2＝4，每個Si原子周圍有4個碳原子，原子配位數與原子數目成反比，則碳原子配位數也是4，即碳原子周圍與其距離最近的硅原子數目為4；以頂點C原子為研究對象，與之距離最近的C原子位于面心上，每個頂點原子為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用，因此與碳原子等距離最近的碳原子有個；作過1號Si原子的體對角線、2號碳原子的體對角線，相交于體心O點，與頂點碳原子形成如圖所示：，其中B為2號碳原子，C為1號Si原子，1號Si原子與周圍的4個C原子形成正四面體，1號Si原子與頂點碳原子連線處于晶胞體對角線上，且距離為體對角線長度的1/4，體對角線長度為pm，則OA=OB=pm，所以OC=pm，則： ，解得cos∠AOB=1/3，故，解得BC= ，晶胞質量為，則晶體密度為÷(a×10－10 cm)3=g/cm3。