Question

【题目】2017年科学工作若研究的两项最新成果如下:

I.4-一二甲氨基吡啶()能高效催化醋酸酐和磺胺的反应。

II.钙钛矿制作的一种新材料推进了人工光合作用的进程。

请回答以下问题:

（1）基态钛原子的价电子排布式为_____________________。

（2）①构成4—二甲氨基吡啶分子的各原子电负性由大到小的顺序为_____________，其中元素第一电离能最大的是_________________。

②1mol4—二甲氨基吡啶分子中所含σ键的数目为_____________，其中C原子的杂化形式为____________。（3）乙酰氯(CH3COCl)和乙酸钠(CH3COONa)反应可以制备醋酸酐。这两种反应物中熔点更高的是_____，原因是_______________________________。

（4）自然界中除钙钛矿外，碳酸钙、硫酸钙也都是钙元素形成的常见物质。请比较键角的大小:CO32-_____SO42-(填“>”“<”或“=”)，推断依据是_________________________________。

（5）钙钛矿有多种晶胞结构，其中一种晶胞结构如图所示

①此钙钛矿晶胞中，Ca2+周围距离最近且相等的Ca2+个数为__________________________。

②已知该晶胞的密度为d g/cm3，NA表示阿伏加德罗常数的值。计算晶胞参数a=_______pm。(写出表达式，不需要进行计算)

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 乙酸钠(或CH3COONa) 乙酸钠晶体是离子晶体，乙酰氯晶体是分子晶体 > CO32-中C原子为SP3杂化，键角120°，SO42-中S原子为SP3杂化，键角109°28′ 6 (136/dNA)(1/3)×1010或×1010或2××1010

【解析】试题分析：本题以.4-一二甲氨基吡啶和钙钛矿为背景，主要考查价电子排布、电负性、第一电离能、σ键、中心原子杂化、不同晶体熔点比较、晶胞的有关计算等知识，考查考生对原子结构和元素周期律的认识、晶体有关的简单计算能力、对晶体图形的阅读能力和基础知识的综合运用能力。

解析：（1）钛是22号元素，其基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价电子排布式为3d24s2。正确答案：3d24s2。（2）①构成4—二甲氨基吡啶的原子有C、N、H，C、N同处于第二周期，随着原子序数增大，同周期从左到右电负性增大，而H位于第一周期，电负性较小，所以电负性N>C>H。同一周期，从左到右各元素的第一电离能总体呈增大的趋势，但是当原子的价电子为全满或者半满时呈现为一种较稳定状态，所以它们的第一电离能比相邻的原子都要大，既N的第一电离能比相邻的C大，而H位于第一周期第一电离能较小，因此三种元素的第一电离能最大的是N元素。②根据4—二甲氨基吡啶的结构，1mol该分子中含σ键包括六元环中6mol σ键及上下（原图方向，下同）4个C原子的4mol C—H σ键、向左1molC—N σ键、再向左上、左下各有1mol C—N σ键及左侧两个C原子各有3molC—H σ键，共计为19mol。分子中C原子的杂化方式有最左侧—CH3中C原子sp3杂化及苯环上C原子sp2杂化。正确答案：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价键，晶体属于分子晶体，乙酸钠存在离子键属于离子晶体，所以乙酸钠的熔点更高。正确答案：乙酸钠(或CH3COONa)、乙酸钠晶体是离子晶体，乙酰氯晶体是分子晶体。（4）CO32-中心原子C采用sp2杂化，键角1200，SO42-中心原子S采用sp3杂化，键角为109°28′，所以键角的大小:CO32->SO42-。正确答案：>、CO32-中C原子为SP3杂化，键角120°，SO42-中S原子为SP3杂化，键角109°28′ 。（5）钙钛矿晶胞中Ca2+周围距离最近且相等的Ca2+离子有上、下、左、右、前、后（均为相对于图中晶胞的位置）各有一个共计6个。由晶胞结构可以推出晶胞中含有1个Ca原子、个Ti原子、（3）个O原子，所以每个晶胞的质量为，晶胞体积为（a×10-10）3 cm3 ，密度，所以。正确答案：6、