题目内容
科研人员在20℃、1个大气压和其它一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，水就可以结成冰，称为“热冰”．如图1是水和“热冰“微观结构的计算机模拟图．回答：
（1）以上信息体现了水分子具有 性，水分子中氧原子的杂化方式为 ．
（2）参照热冰的图示，以一个水分子为中心，画出水分子间最基本的连接方式（用结构式表示）．
（3）固体二氧化碳外形似冰，受热气化无液体产生，俗称“干冰”．根据如图2干冰的晶胞的结构回答：
①一个晶胞中有 个二氧化碳分子；在二氧化碳分子中所含的化学键类型与数目有 ；在干冰中CO2的配位数是 ．
②其堆积方式与干冰晶胞类型相同的金属有（答一种即可） ，其空间利用率为 ．
（4）请写出N基态原子的原子轨道表示式 ，
如图原子轨道表示式不能作为N基态原子的轨道表示式是因它不符合 ．（填序号）．
（5）第三周期中第一电离能最大的是
（6）元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，则该元素的质子数是 ，1mol的 X（NH3）4Cl2中含有的δ键的有 个．
（1）以上信息体现了水分子具有
（2）参照热冰的图示，以一个水分子为中心，画出水分子间最基本的连接方式（用结构式表示）．
（3）固体二氧化碳外形似冰，受热气化无液体产生，俗称“干冰”．根据如图2干冰的晶胞的结构回答：
①一个晶胞中有
②其堆积方式与干冰晶胞类型相同的金属有（答一种即可）
（4）请写出N基态原子的原子轨道表示式
如图原子轨道表示式不能作为N基态原子的轨道表示式是因它不符合
（5）第三周期中第一电离能最大的是
（6）元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，则该元素的质子数是
考点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断,原子核外电子排布,晶胞的计算,含有氢键的物质,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别
专题：化学键与晶体结构
分析：（1）给水施加一个弱电场，形成热冰，水分子有规则的排列，说明水分子中正负电荷的重心不重合，具有极性，水分子中氧原子形成2个O-H键、含有2对孤电子对，杂化轨道数为4，据此判断杂化方式；
（2）冰晶胞中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键；
（3）①利用均摊法计算晶胞；根据二氧化碳的结构式判断共价键的类型和数目；在干冰中CO2的配位数是12；
②铜晶胞是面心立方结构其堆积方式与干冰晶胞类型相同，处于面上对角线物质的3个Cu原子相邻，令Cu原子半径为r，晶胞的棱
×4r，进而计算晶胞的体积，根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目，进而计算晶胞中Cu原子实际占有的体积，晶胞空间利用率=晶胞中Cu原子实际占有的体积÷晶胞体积；
（4）根据洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同；泡利原理：一个原子轨道里最多可容纳2个电子，且自旋方向相反结合N元素，原子核外电子数为7书写；
（5）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但同一周期中第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大，据此分析解答；
（6）元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素，1mol的 X（NH3）4Cl2中含有的δ键的有16NA个；
（2）冰晶胞中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键；
（3）①利用均摊法计算晶胞；根据二氧化碳的结构式判断共价键的类型和数目；在干冰中CO2的配位数是12；
②铜晶胞是面心立方结构其堆积方式与干冰晶胞类型相同，处于面上对角线物质的3个Cu原子相邻，令Cu原子半径为r，晶胞的棱
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（4）根据洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同；泡利原理：一个原子轨道里最多可容纳2个电子，且自旋方向相反结合N元素，原子核外电子数为7书写；
（5）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但同一周期中第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大，据此分析解答；
（6）元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素，1mol的 X（NH3）4Cl2中含有的δ键的有16NA个；
解答：
解：（1）给水施加一个弱电场，形成热冰，水分子有规则的排列，说明水分子中正负电荷的重心不重合，具有极性，水分子中氧原子形成2个O-H键、含有2对孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，
故答案为：极性，sp3；
（2）冰晶胞中水分子的空间排列方式，冰晶胞中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，
故答案为：
；
（3）①二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的定点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×
+6×
=4，二氧化碳的分子结构为O=C=C，每个分子中含有2个σ键和2个π键，以干冰晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置8个晶胞，这样在每一个坐标轴上都可以看到有两个与坐标原点上的CO2分子等距离的CO2分子，但是这些CO2分子与坐标原点上的CO2分子的距离并不是最近的，与坐标原点上的CO2分子最近的CO2分子应该是每一个晶胞的面心上的，共有12个这样的CO2分子，
故答案为：4；2个σ键和2个π键；12；
②铜的堆积模型为最紧密堆积，配位数为12，铜原子位于顶点和面心，与二氧化碳分子晶胞结构相似；铜晶胞是面心立方结构，处于面上对角线物质的3个Cu原子相邻，令Cu原子半径为r，晶胞的棱长=
×4r=2
r，晶胞的体积=(2
r)3=16
r3，晶胞中Cu原子数目=8×
+6×
=4，晶胞中Cu原子实际占有的体积=4×
πr3，晶胞空间利用率=
=74%，
故答案为：铜；74%；
（4）N元素，原子核外电子数为7，核外电子轨道表示为：
，N原子的最外层5个电子，为2s22p3，应为2s和2p电子，且2p轨道中应为3个单电子，违反洪特规则，
故答案为：；违反洪特规则；
（5）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，Ar元素3s23p6中p轨道为全充满状态，难以失去电子，所以第一电离能最大，
故答案为：Ar；
（6）元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，含有30个质子，为Zn元素；每mol配合物[X（NH3）4]Cl2中，σ键数目=（3×4+4）NA=16NA，
故答案为：30；16NA；
故答案为：极性，sp3；
（2）冰晶胞中水分子的空间排列方式，冰晶胞中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，
故答案为：
；（3）①二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的定点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×
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故答案为：4；2个σ键和2个π键；12；
②铜的堆积模型为最紧密堆积，配位数为12，铜原子位于顶点和面心，与二氧化碳分子晶胞结构相似；铜晶胞是面心立方结构，处于面上对角线物质的3个Cu原子相邻，令Cu原子半径为r，晶胞的棱长=
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故答案为：铜；74%；
（4）N元素，原子核外电子数为7，核外电子轨道表示为：
，N原子的最外层5个电子，为2s22p3，应为2s和2p电子，且2p轨道中应为3个单电子，违反洪特规则，故答案为：
；违反洪特规则；（5）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，Ar元素3s23p6中p轨道为全充满状态，难以失去电子，所以第一电离能最大，
故答案为：Ar；
（6）元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，含有30个质子，为Zn元素；每mol配合物[X（NH3）4]Cl2中，σ键数目=（3×4+4）NA=16NA，
故答案为：30；16NA；
点评：本题考查物质结构和性质，较为综合，涉及电子排布式的书写、晶胞的结构、杂化类型的判断等知识，是对学生分析、思维能力的考查，注意配合物[Zn（NH3）4]Cl2中，配位键也是σ键，为易错点，题目难度中等．
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