Question

18．在人类文明的历程中，改变世界的事物很多，其中铁、硝酸钾、青霉素、氨、乙醇、二氧化碳、聚乙烯、二氧化硅等多种“分子”改变过人类的世界．
（1）铁原子在基态时，价电子（外围电子）排布式为3d⁶4s²．
（2）硝酸钾中NO₃^-空间构型为平面三角形，写出与NO₃^-为等电子体的一种非极性分子化学式BF₃[SO₃（g）、BBr₃等]．
（3）6-氨基青霉烷酸的结构如图1所示，其中采用sp³杂化的原子有C、N、O、S．

（4）下列说法正确的有a（填字母序号）．
a．乙醇分子间可形成氢键，导致其沸点比氯乙烷高
b．钨的配合物离子[W（CO）₅OH]^-能催化固定CO₂，该配离子中钨显-1价
c．聚乙烯分子中有5n个σ键
d．由下表中数据可确定在反应Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）中，每生成60g SiO₂放出的能量为（2c-a-b）kJ

化学键	Si-Si	O═O		Si-O
键能（kJ•mol-1）	a		b	c

（5）OF₂与H₂O分子结构十分相似，但H₂O分子的极性很强，而OF₂分子的极性却很小．试从原子的电负性和中心原子上的孤电子对角度解释原因：从电负性上看，氧与氢的电负性大于氧与氟的电负性差值；②OF₂中氧原子上有两对孤电子对，抵消了F-O键中共用电子对偏向F而产生的极性
（6）铜元素与氢元素形成的一种红色离子化合物，其晶体结构如图2所示．则该晶体的化学式为CuH，密度为$\frac{6×65}{\frac{3\sqrt{3}}{2}a{b}^{2}×1{0}^{-30}{N}_{A}}$g．cm^-3（列式即可，阿佛加特罗定律常数的值用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）Fe为26号元素，其3d、4s能级上电子为其价电子；
（2）硝酸根离子中N原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断空间构型；原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体；
（3）价层电子对个数是4的原子采用sp³杂化；
（4）a．分子间氢键导致物质熔沸点升高；
b．钨的配合物离子[W（CO）₅OH]^-中W为0价；
c．聚乙烯（）分子中有（6n-1）个σ键；
d.60gSiO₂的物质的量=$\frac{60g}{60g/mol}$=1mol，一个硅原子含有4个硅氧键；
（5）①从电负性上看，氧与氢的电负性大于氧与氟的电负性差值；
②OF₂中氧原子上有两对孤电子对，抵消了F-O键中共用电子对偏向F而产生的极性．（2分）   
（5）从电负性上看，氧与氢的电负性大于氧与氟的电负性差值；
OF₂中氧原子上有两对孤电子对，抵消了F-O键中共用电子对偏向F而产生的极性；
（6）该晶胞中Cu原子个数=3+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=6，H原子个数=1+3+6×$\frac{1}{3}$=6；密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）铁是26号元素，基态原子核外有26个电子，3d、4s能级上电子是其价电子，根据构造原理知其价电子排布式为：3d⁶4s²，故答案为：3d⁶4s²；
（2）NO₃^-中N原子价层电子对=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，且不含孤电子对，所以是平面三角形结构，
与N0₃^-互为等电子体的一种非极性分子有：BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]，
故答案为：平面正三角形；BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]；
（3）只要共价单键和孤电子对的和是4的原子就采取sp³杂化，根据图片知，采用sp³杂化的原子有C、N、O、S，故答案为：C、N、O、S；
 （4）a．乙醇分子间可形成氢键，氯乙烷中不含氢键，氢键的存在导致乙醇的沸点升高，所以乙醇的沸点比氯乙烷高，故正确；
b．根据化合物中化合价的代数和为0知，钨的配合物离子[W（CO）₅OH]^-中钨显0价，故错误；
c．聚乙烯（）分子中有（6n-1）个σ键，故错误；
d．由表中数据知反应Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）中，每生成60gSiO₂放出的能量为（4c-2a-b）kJ，故错误；
故选a；
（5）从电负性上看，氧与氢的电负性大于氧与氟的电负性差值；OF₂中氧原子上有两对孤电子对，抵消了F-O键中共用电子对偏向F而产生的极性，从而导致H₂O分子的极性很强，而OF₂分子的极性却很小，
故答案为：从电负性上看，氧与氢的电负性大于氧与氟的电负性差值；OF₂中氧原子上有两对孤电子对，抵消了F-O键中共用电子对偏向F而产生的极性，从而导致H₂O分子的极性很强；
（6）该晶胞中Cu原子个数=3+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=6，H原子个数=1+3+6×$\frac{1}{3}$=6，该晶胞中Cu、H原子个数之比为6：6=1：1，所以其化学式为CuH；
该晶胞底面中一个小三角形面积=（$\frac{1}{2}$×b×10^-10×$\frac{\sqrt{3}}{2}b$×10^-10）cm²，则一个小三棱柱体积=（$\frac{1}{2}$×b×10^-10×$\frac{\sqrt{3}}{2}b$×10^-10）cm²×a×10^-10cm，该晶胞体积=6×（$\frac{1}{2}$×b×10^-10×$\frac{\sqrt{3}}{2}b$×10^-10）cm²×a×10^-10cm=
$\frac{3\sqrt{3}}{2}a{b}^{2}×1{0}^{-30}$ cm³，
密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{65}{{N}_{A}}×6}{V}$=$\frac{6×65}{\frac{3\sqrt{3}}{2}a{b}^{2}×1{0}^{-30}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：CuH； $\frac{6×65}{\frac{3\sqrt{3}}{2}a{b}^{2}×1{0}^{-30}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，侧重考查学生知识运用及计算能力、空间想象能力，难点是（6）晶胞计算，正确计算晶胞体积是解（6）题关键，题目难度中等．