Question

【题目】我国部分城市灰霾天占全年一半,引起灰霾的 PM2.5 微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量,可知目前造成我国灰霾天气的原因主要是交通污染。

（1）Zn2＋在基态时核外电子排布式为_____。

（2）NO3-的立体构型是_____。

（3）PM2.5 含有大量的有毒、有害物质,易引发二次光化学烟雾污染,光化学烟雾中含有 NOx、O3、CH2=CH—CHO、HCOOH、CH3COOONO2（PAN）等二次污染物。

①下列说法正确的是_____。

A.N2O 结构式可表示为 N=N=O

B.O3 分子呈直线形

C.CH2=CH—CHO 分子中碳原子均采用 sp2 杂化

D.相同压强下,HCOOH 沸点比 CH3OCH3高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子

②1 mol PAN 中含σ键数目为_____(用含 NA的式子表示)。

③NO 能被 FeSO4 溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,该配合物中心离子的配位数为_____(填数字)。

（4）测定大气中 PM2.5 的浓度方法之一是β-射线吸收法,β-射线放射源可用 85Kr,已知 Kr晶体的晶胞结构如图所示,设晶体中与每个 Kr 原子相紧邻的 Kr 原子有 m 个,晶胞中含 Kr

原子为 n 个,则m/n=___(填数字)。

（5）水分子的立体结构是_____，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有__________。

（6）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图,其中空心所示原子位于立方体的 顶点或面心,实心球所示原子位于立方体内）类似。每个冰晶胞平均占有_____个水分子。 冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是_________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d10平面三角形AC0NA63V 形孤电子对8C 原子与 O 原子都为 sp3 杂化,且氢键和共价键都具有方向性和饱和性

【解析】

（1）Zn是30号元素，其原子核外有30个电子，失去两个电子生成锌离子，Zn2+基态核外有28个电子，根据构造原理书写其核外电子排布式；

（2）根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断NO3-的空间构型；
（3）①A、N2O与CO2互为等电子体，二者形成的化学键相似，据此答题；B、O3与SO2互为等电子体，据此答题；C、CH2=CH-CHO中每个碳原子均形成两个单键和一个双键，故均为sp2杂化，据此答题；D、HCOOH分子间能形成氢键，CH3OCH3不能形成分子间氢键，据此答题；
②一个单键就是一个σ键，一个双键中含有一个σ键，一个π键；

③配体位于方括号中，由1个NO和5个H2O构成。
（4）以顶点为计算，与之相邻的最近的Kr位于三个面心上，而顶点的原子为8个立方体共有，每个面心上的Kr为两个立方体共有，故与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有3×4=12，晶胞中含Kr原子为8×1/8+6×1/2=4，然后求出比值；

（5）根据σ键数目和孤电子对数判断分子的立体构型；水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有孤对电子，金属离子有空轨道，能形成配位键；

（6）由图可知，水位于晶胞的顶点、面心和晶胞内，利用均摊法计算；金刚石中，C原子为sp3杂化，而冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同，说明C原子与O原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性。

（1）Zn为30号元素，所以Zn2+在基态时核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；

因此，本题正确答案是：1s22s22p63s23p63d10；
（2）对于NO3-，根据VSEPR理论，中心N原子的配位原子数3，孤电子对数为0，则价电子对数为3+0=3，根据杂化轨道理论，中心N原子为sp2杂化，则其空间构型为平面三角形；

因此，本题正确答案是：平面三角形；
（3）①A、N2O与CO2互为等电子体，二者形成的化学键相似，故N2O结构式可表示为N=N=O，A正确；

B、O3与SO2互为等电子体，为V形分子，B错误；

C、CH2=CH-CHO中每个碳原子均形成两个单键和一个双键，故均为sp2杂化，C正确；

D、HCOOH分子间可以形成氢键，CH3OCH3分子间只有范德华力，氢键的作用强于范德华力，所以HCOOH沸点比CH3OCH3高，与分子的极性无关，D错误。

答案选AC；
②PAN中所有单键均为σ键，双键中有一个为σ键，-NO2的结构为，所以PAN（CH3COOONO2）分子中含有10个σ键，则1mo1PAN含σ键数目为10 NA（或10×6.02×1023或6.02×1022）。
③配体位于方括号中，由1个NO和5个H2O构成，则配位数为6。

因此，本题正确答案是：AC；10NA；6；
（4）根据均摊法，以顶点计算，与之相邻最近的Kr位于三个面心上，而顶点的原子为8个立方体共有，每个面心上的Kr为两个立方体共有，故最近的Kr为3×8/2=12，晶胞中Kr有8×1/8+6×1/2=4，两者比值为12：4=3。
因此，本题正确答案是：3；

（5）水分子中含有2个σ键，孤电子对数==2，所以水分子的立体构型为V型，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有孤对电子，金属离子有空轨道，能形成配位键；

因此，本题正确答案是：V形；孤电子对；
（6）每个冰晶胞平均含有水分子数为：8×+6×+4=8（其中顶点为8个，面心为6个，晶胞内有4个）；金刚石中，C原子为sp3杂化，而冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同，说明C原子与O原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性；

因此，本题正确答案是：8 ；C原子与O原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性。