Question

【题目】物质的结构决定物质的性质。请回答下列涉及物质结构和性质的问题：

（1）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有_____种。

（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为_____。

（3）乙烯酮（CH2=C=O）是一种重要的有机中间体，可用CH3COOH在(C2H5O)3P=O存在下加热脱H2O得到。乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是_____，1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ键的数目为_____。

（4）已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如图1：

物质	氢键X﹣H…Y	键能kJ．mol﹣1
（HF）n	D﹣H…F	28.1
冰	O﹣H…O	18.8
（NH3）n	N﹣H…N	5.4

解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因_____。

（5）碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有_____个，与碳原子等距离最近的碳原子有_____个。已知碳化硅晶胞边长为apm，则晶胞图2中1号硅原子和2号碳原子之间的距离为_____pm，碳化硅的密度为_____g/cm3。

Answer 1

【答案】 3 3d84s2 sp2、sp 25NA 单个氢键的键能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞(HF)n＞(NH3)n 4 12

【解析】（1）同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，但是由于氮原子的2p轨道处于半充满状态，较稳定，其第一电离能比氧的大，铍原子的2s轨道处于全满状态，铍的第一电离能比硼的大，所以第一电离能介于硼和氮之间的第2周期元素有铍、碳、氧3种元素；（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，即未对电子数为2，因此该元素的价层电子排布式为3d84s2；（3）乙烯酮分子中2个碳原子均没有孤对电子，碳原子的杂化轨道数目为3、2，所以碳原子杂化类型为sp2、sp；单键为σ键，双键中含有1个σ键、1个π键，因此(C2H5O)3P=O分子中含有25个σ键，则1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA；（4）由于单个氢键的键能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n均只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞(HF)n＞(NH3)n，所以H2O、HF、NH3沸点依次降低；（5）晶胞中Si原子数目为4、C原子数目为8×1/8+6×1/2＝4，每个Si原子周围有4个碳原子，原子配位数与原子数目成反比，则碳原子配位数也是4，即碳原子周围与其距离最近的硅原子数目为4；以顶点C原子为研究对象，与之距离最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，因此与碳原子等距离最近的碳原子有个；作过1号Si原子的体对角线、2号碳原子的体对角线，相交于体心O点，与顶点碳原子形成如图所示：，其中B为2号碳原子，C为1号Si原子，1号Si原子与周围的4个C原子形成正四面体，1号Si原子与顶点碳原子连线处于晶胞体对角线上，且距离为体对角线长度的1/4，体对角线长度为pm，则OA=OB=pm，所以OC=pm，则： ，解得cos∠AOB=1/3，故，解得BC= ，晶胞质量为，则晶体密度为÷(a×10－10 cm)3=g/cm3。