题目内容

【题目】离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+离子由HCN三种元素组成,结构如图所示。回答下列问题:

(1)碳原子价层电子的轨道表达式为__________,基态碳原子中,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_________形。

(2)根据价层电子对互斥理论,NH3NO3NO2中,中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是_______NO3NO2O-N-O的键角:NO3____ NO2(”“”)

(3)EMIM+离子与金属阳离子形成的离子化合物常温下呈液态的原因是____________

(4)EMIM+离子中,碳原子的杂化轨道类型为___________。分子中的大π键可用符号πnm表示,其中m代表参与形成的大π键原子数,n代表参与形成的大π键电子数,则EMIM+离子中的大π键应表示为________

(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于_______晶体,其中硼原子的配位数为_______。已知:立方氮化硼密度为dg/cm3B原子半径为xpmN原子半径为ypm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为________(列出化简后的计算式)

【答案】 哑铃 NH3 EMIM+离子为多核离子,其半径大,与金属阳离子作用的晶格能小,因而常温下为液体 sp2 sp3 π56 原子 4

【解析】

(1)碳元素为主族元素,价层电子是最外层电子数;核外电子占据最高能级是p能级,据此分析;

(2)根据价层电子对数=σ键+孤电子对数进行分析;

(3)离子化合物熔沸点受晶格能的影响,晶格能与半径、所带电荷数有关,据此分析;

(4)利用杂化轨道数等于价层电子对数,根据大π键的表示进行分析;

(5)根据晶体的性质进行分析,根据晶胞的结构,1B原子连有4N,即配位数为4,空间利用率=,进行分析;

(1)碳原子排布式为1s22s22p2,碳原子价层电子数等于最外层电子数,其碳原子价层电子的轨道表达式为;最高能级为2p,形状为哑铃型或纺锤形;

答案::哑铃型或纺锤形;

(2) 价层电子对数=σ键数+孤电子对数,则NH3NO3NO2中心原子的价层电子对分别为433,不同于其他两种粒子的是NH3NO3NO2中心原子均采用sp2杂化,NO3N不存在孤电子对,NO2N原子存在一对孤对电子,利用孤电子对数之间的斥力>孤电子对-成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力,因此NO2O-N-O的键角小于NO3

答案:NH3>

(3)离子化合物的熔沸点受晶格能的影响,晶格能与半径、所带电荷数有关,EMIM+离子为多核离子,其半径大,与金属阳离子作用的晶格能小,因而常温下为液体;

答案:EMIM+离子为多核离子,其半径大,与金属阳离子作用的晶格能小,因而常温下为液体;

(4)利用杂化轨道数等于价层电子对数,EMIM+离子中,碳原子的杂化轨道类型为sp2 sp3EMIM+离子中大π键的构成部分为:,其中CN原子均为sp2杂化,每个C原子提供1个电子,每个N原子提供2个电子,对外失去一个电子,大π键为π56

答案:sp2 sp3π56

(5)由于立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,这是原子晶体的特点,因此该晶体为原子晶体;根据晶胞,一个B与四个N原子相连,B的配位数为4;晶胞中原子的空间利用率=,根据晶胞,B原子的个数=4N原子个数为4,原子的体积=cm3,晶体的体积=cm3,空间利用率为

答案:原子;4

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