题目内容
【题目】钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：
2Mn2++5S2O82-+8H2O
2MnO4-+10SO42-+16H+
(1)现代化学中，常利用_________上的特征谱线来鉴定元素
(2)试从分子的立体构型和原子的电负性、中心原子上的孤电子对等角度解释为什么与水结构十分相似的OF2的极性很小？______________________。
(3)己知H2S2O8的结构如图。
①H2S2O8硫原子的轨道杂化方式为________________。上述反应中被还原的元素为_____________。
②S基态原子中电子的空间运动状态有________________ 种。
③上述反应每生成1 mol MnO4-，S2O82-断裂的共价键类型及其数目为___________、__________。
(4)一定条件下，水分子间可通过氢键将从H2O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。
①如图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子)，其包含的氢键数为__________；
②实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ·mol-1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol-1，其原因可能是__________。
(5)底心晶胞的特征是：将晶胞的框架的顶角移至晶胞的某一对面的中心所得的新晶胞与原晶胞无差别。在晶体学上底心平移的符号是+ (1/2，1/2，0) (C底心）；或+ (0，1/2，1/2) (A底心)；或+ (1/2，0，1/2) (B底心)。底心平移是指其中之一。
则：I2是_______（填“A”、“B”或“C”）底心晶胞.
(6)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图（a)所示，并给出了一个石墨的六方晶胞如图（b）所示。
①在图中画出晶胞沿C轴的投影（用“●”
标出碳原子位置即可）_______________；
②假设石墨的层间距为300 pm。C-C键长为150 pm。计算石墨晶体的密度为______g· cm-3(碳元素的相对质量为12，NA=6.0×1023，计算结果保留一位小数）。
【答案】 原子光谱 OF2与H2O的立体构型相似，同为V形，但水分子的极性很强，而OF2的极性却很小，这是因为； (1)从电负性上看，氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差：（2）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 sp3 O 9 非极性键或σ键 2.5NA 30 液态水中仍然存在大量氢键（或冰融化时只破坏了部分氢键） B 
2.3
【解析】(1)现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故答案为：原子光谱；
(2)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；
(3)①H2S2O8中，硫原子价层电子对数=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=4+
(6-4×1-2)=4，所以采取sp3杂化，该反应中，Mn元素的化合价升高(+2→+7)，O元素有-2价和-1价，其中-1价转化为-2价，化合价降低，所以被还原的元素为O，故答案为：sp3杂化；O；
②S基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，其中3p4的4个电子占据3个轨道，电子的空间运动状态有：1s、2s、2px、2py、2pz、3s、3px、3py、3pz，共9种，故答案为：9；
③由反应可知，Mn元素的化合价升高(+2→+7)，O元素的化合价降低(-1→-2)，生成10molSO42-转移电子10mol电子，则每生成1 mol MnO4-，转移电子5mol电子，S2O8 2-断裂2.5mol(或2.5NA)O-O间非极性共价键，故答案为：非极性键、2.5NA；
(4)①由此结构可知，此单元中含有水分子的个数为：20，其中每个水分子形成的氢键属于2个五元环，故每个水分子形成氢键个数为： 
，故总共形成氢键数为：20×
=30，故答案为：30；
②冰中氢键的作用能为18.8kJmol-1，而冰熔化热为5.0kJmol-1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍在氢键，故答案为：液态水中仍然存在大量氢键；
(5)底心晶胞的特征是：将晶胞的框架的顶角移至晶胞的某一对面的中心所得的新晶胞与原晶胞无差别。说明晶胞里的半数原子是另半数原子作“底心平移”的产物，即该晶胞是结构基元的2倍体。A、B、C编序与底心符号是一致的(参考图中的坐标系)，但只有将晶胞框架的顶角移至ac面的面心，所得新晶胞才与原晶胞无差别，若移至bc面心或ab面心，得到的新晶胞中的原子坐标不同于原晶胞，因此不能作A或C平移，故碘是B底心；故选B；
(6)①根据图(b)可知，沿C轴的投影，可以看到四边形的四个顶点上个有1个碳原子，结合图(a)，视图为
，下面一层有一个碳原子位于该原子的对称位置，因此沿C轴的投影为
，故答案为：；
②在石墨晶体中每个碳原子与三个正六边形相连，而每个正六边形有六个碳原子，所以每个碳原子实际占有的六边形的数目为0，5个，12g碳含有1mol碳原子，所以含有0.5mol六边形，在石墨晶体中，每个六棱柱含有12×
=2个碳原子，而六棱柱的体积为
1502×300×1030cm3，根据ρ＝
可以计算出密度为
=
g/cm3=2.3g/cm3，故答案为：/span>2.3。
