Question

9．举世瞩目的中国探月工程三期再入返回试验器于2014年10月24日凌晨成功发射，为实现月球采样和首次地月往返踏出了成功的第一步．探月工程三期的主要目标是实现无人自动采样返回，突破月面采样、月面上升、月球轨道交会对接等核心关键技术．已知所用火箭推进剂为肼 （N₂H₄）和过氧化氢（H₂O₂），火箭箭体一般采用钛合金材料．

请回答下列问题：
（1）N₂H₄、H₂O₂分子中电负性最大的元素在周期表中的位置为第二周期第ⅤⅠA族，第一电离能最大的元素为N．
（2）钛的原子序数为22，其基态电子排布式示意图为．
（3）1mol N₂H₄分子中含有的键数目为3.01×10²⁴．
（4）H₂O₂分子结构如图1，其中心原子杂化轨道为sp³，估计它难溶于CS₂，简要说明原因H₂O₂为极性分子，CS₂为非极性溶剂，所以H₂O₂不能溶解在CS₂中．
（5）氮化硼其晶胞如图2所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为4，若立方氮化硼的密度为ρ g•cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则两个最近N原子间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 （1）N₂H₄、H₂O₂分子中N、H、O三种元素，氧元素的电负性最大，同周期从左向右第一电离能增大，从上向下第一电离能减小，据此答题；
（2）钛的原子序数为22，根据核外电子排布规律画出电子排布式示意图；
（3）N₂H₄分子中氮氮之间有一个共价键，氮氢之间都有共价键，据此判断共价键数目；
（4）根据H₂O₂分子中氧原子的价层电子对数判断其中心原子杂化方式，根据相似相溶原理答题；
（5）根据氮化硼晶胞图判断处于晶胞顶点上的原子的配位数，根据V=$\frac{m}{ρ}$计算晶胞的体积，进而确定晶胞的边长，晶体N原子位于晶胞体对角线的 $\frac{1}{4}$处，将体心与下底面相对的两顶点相连可构成等腰三角形，距离最近的两个N原子相连的连线为该三角形的中位线，所以晶体中最近的两个N原子的距离为底面对角线的一半．

解答 解：（1）N₂H₄、H₂O₂分子中N、H、O三种元素，氧元素的电负性最大，位于周期表中第二周期第ⅤⅠA族，同周期从左向右第一电离能增大，从上向下第一电离能减小，所以第一电离能最大的元素为N，
故答案为：第二周期第ⅤⅠA族；N；
（2）钛的原子序数为22，核外电子排布式示意图为，
故答案为：；
（3）N₂H₄分子中氮氮之间有一个共价键，氮氢之间都有共价键，所以1mol N₂H₄分子中含有的共价键数目为3.01×10²⁴，
故答案为：3.01×10²⁴；
（4）根据H₂O₂分子中氧原子的价层电子对数为$\frac{6+1+1}{2}$=4，所以氧原子杂化方式为sp³，H₂O₂为极性分子，CS₂为非极性溶剂，根据相似相溶原理，H₂O₂不能溶解在CS₂中，
故答案为：sp³；H₂O₂为极性分子，CS₂为非极性溶剂，所以H₂O₂不能溶解在CS₂中；
（5）根据图知，顶点上的每个B原子和四个N原子形成共价键，所以B原子的配位数是4；该晶胞中N原子个数是4，B个数=$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞体积=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$=$\frac{100}{{N}_{A}ρ}$cm³，晶胞边长=$\root{3}{\frac{100}{N{\;}_{A}ρ}}$cm，晶胞底面对角线长=$\sqrt{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$cm，晶体N原子位于晶胞体对角线的 $\frac{1}{4}$处，将体心与下底面相对的两顶点相连可构成等腰三角形，距离最近的两个N原子相连的连线为该三角形的中位线，所以晶体中最近的两个N原子的距离为底面对角线的一半，所以两个最近N原子间的距离=$\frac{\sqrt{2}}{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$cm，
故答案为：4；$\frac{\sqrt{2}}{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道、物质的性质、晶胞结构与计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．