Question

（1）三聚氰胺分子的结构简式如图1所示，则其中氮原子轨道杂化类型是

 

，1mol三聚氰胺分子中含

 

molσ键．
（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的M层电子排布式为

 

．
（3）过渡金属配合物Ni（ CO）_n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=

 

．
（4）碳化硅的晶胞结构（如图2）与金刚石类似（其中“●”为碳原子，“○”为硅原子）．图中“●”点构成的堆积方式与下列图式中

 

所表示的堆积方式相同．

（5）碳化硅的结构中，与碳原子距离最近且相等的碳原子有

 

个．设晶胞边长为a cm，碳原子直径为b cm，硅原子直径为c cm，则该晶胞的空间利用率为

 

（用含a、b、c的式子表示）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,共价键的形成及共价键的主要类型,配合物的成键情况,金属晶体的基本堆积模型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）三聚氰胺分子中，氨基上的N原子成3个σ 键、有一个孤电子对，环上的N原子成2个σ 键、有一个孤电子对，杂化轨道数=σ 键数+孤电子对数，据此确定N原子杂化方式；根据三聚氰胺分子中含有σ 键计算；
（2）元素位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，C原子的电子排布为1s²2s²2p²，未成对电子数为2，则该元素为Ni；
（3）Ni的价电子数为10，每个配体提供一个电子对，根据10+2n=18计算；
（4）由图2可知，碳原子为面心立方堆积，为ABC型堆积；
（5）以顶点C原子研究，与之最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为12个面共用；根据均摊法计算晶胞中C、Si原子数目，进而计算晶胞中含有C、Si原子总体积，计算晶胞的体积，晶胞的空间利用率=

晶胞中C、Si原子总体积

晶胞体积

×100%．

解答： 解：（1）三聚氰胺分子中，氨基上的N原子含有3个 σ 键和一个孤电子对，所以采取sp³杂化，环上的N原子含有2个 σ 键和一个孤电子对，所以采取sp²杂化，一个三聚氰胺分子中含有15个σ 键，所以1mol三聚氰胺分子中 σ 键为15mol，故答案为：sp²、sp³；15；
（2）元素位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，C原子的电子排布为1s²2s²2p²，未成对电子数为2，则该元素为Ni，其基态原子的M层电子排布式为3s²3p⁶3d⁸，
故答案为：3s²3p⁶3d⁸；
（3）Ni的价电子数为10，每个配体提供一个电子对，则10+2n=18，故n=4，故答案为：4；
（4）由图2可知，碳原子为面心立方堆积，为ABC型堆积，选项D符合，故答案为：D；
（5）以顶点C原子研究，与之最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为12个面共用，故与碳原子距离最近且相等的碳原子有12个；
算晶胞中C原子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4、Si原子数目=4，晶胞边长为a cm，则晶胞体积为a³cm³，碳原子直径为b cm，则晶胞中C原子总体积=4×

4

3

×π×（

b

2

）³cm³=

2

3

πb³cm³，硅原子直径为c cm，则晶胞中Si原子总体积=4×

4

3

×π×（

c

2

）³cm³=

2

3

πc³cm³，故晶胞中C、Si原子总体积=

2

3

πb³cm³+

2

3

πb³cm³=

2

3

π（b³+c³）cm³，故晶胞的空间利用率=

2 3 π(b3+c3)  cm3

a3 cm3

×100%=

2π(b3+c3)

3a3

×100%，
故答案为：

2π(b3+c3)

3a3

×100%．

点评：本题考查晶胞结构与计算、杂化理论、核外电子排布、化学键等，需要学生具有良好的空间想象力与计算能力，（4）（5）为易错点、难点．