Question

【题目】德国化学家韦尔斯泰特，经过10年的艰苦努力，韦尔斯泰特用成吨的绿叶，终于提取到了绿叶中的神秘物质——叶绿素，正是因为叶绿素在植物体内所起到的奇特作用，才使我们人类得以生存。可以说，没有光合作用就没有人类的生存和发展。由于成功地提取了叶绿素，1915年，韦尔斯泰特荣获了诺贝尔化学奖。叶绿素的结构如图

（1）光合作用产生氧气，氧气的一种同素异形体O3，在高空能吸收大量紫外线，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。请写出一种短周期元素形成的O3等电子体分子________，该分子的空间构型为________，中心原子的杂化类型是_________。

（2）镁是叶绿素中的重要组成元素，镁的基态原子价电子排布式为__________，叶绿素中镁形成的化学键类型有___________________。叶绿素不易溶于水，而溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等，是因为______________________________。

（3）叶绿素构成元素中，又属于二周期元素中，第一电离能由大到小的顺序（请用元素符号表示）：_______________，理由是______________________________。

（4）叶绿素的构成元素中，H和Mg属于第一、三周期的元素，能形成一种离子型储氢材料，晶体结构如图所示：

则 该晶体的化学式为__________________，已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，晶胞的体积为________ cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德罗常数的值)。

Answer 1

【答案】 SO2 V形 SP2杂化 3S2 配位键和极性共价键 叶绿素为有机物根据相似相溶原理易溶于有机溶剂不易溶于水 N>O>C 同周期原子序数增大，第一电离能增大，N原子的2p能级达到半满的稳定结构，所以导致其第一电离能反常增大。 MgH2 cm3

【解析】（1）等电子体的要求是原子个数相等，价电子总数也相等，所以书写等电子体的较好方法是将原子替换为同主族原子。根据以上原则，O3的等电子体比较好判断的就是SO2。根据价层电子对互斥理论，SO2的中心原子S的价电子对数为2+对，三个电子对应该是平面三角，但是又一个孤电子对，所以可以判断出SO2为V形结构，中心原子S的杂化类型应该是sp2杂化。

（2）镁是第12号元素，原子核外有12个电子，其价电子为最外层（M层）上的两个电子，所以其价电子基态排布式为：3s2。从图中可以看出Mg和左上、右下的氮原子形成共价键，和左下、右上的氮原子形成配位键（画的是箭头）。叶绿素是有机物，分子的极性相对较小，根据相似相溶原理，应该易溶于有机溶剂。

（3）叶绿素构成元素中，又属于二周期元素的是C、N、O。同周期元素由左向右第一电离能应该逐渐增大，但是N原子具有p能级的半满稳定结构，所以第一电离能大于O。所以顺序为：N>O>C。

（4）晶胞内Mg为8×，H为4×，所以晶体的组成为MgH2。1个晶胞中有2个MgH2，其质量为 g。所以晶胞的体积为 cm3。