乙炔是有机合成工业的一种原料．工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔．(1)CaC2与水反应生成乙炔的反应方程式为．(2)比较第二周期元素C.N.O三种元素的第一电离能从大到小顺序为 .用原子结构观点加以解释．(3)CaC中C22-与O22+互为等电子体.O22+的电子式可表示为 ,1mol O22+中含有的Π键数目为．(4)CaC2晶体的晶胞� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

乙炔是有机合成工业的一种原料．工业上曾用CaC₂与水反应生成乙炔．
（1）CaC₂与水反应生成乙炔的反应方程式为

．
（2）比较第二周期元素C、N、O三种元素的第一电离能从大到小顺序为

（用元素符号表示），用原子结构观点加以解释

．
（3）CaC中C₂^2-与O₂²⁺互为等电子体，O₂²⁺的电子式可表示为

；1mol O₂²⁺中含有的Π键数目为

．
（4）CaC₂晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如图），但CaC₂晶体中含有的中哑铃形C₂^2-的存在，使晶胞沿一个方向拉长．CaC₂晶体中1个Ca²⁺周围距离最近的C₂^2-数目为

．
（5）将乙炔通入[Cu（NH₃）₂]Cl溶液生成Cu₂C₂红棕色沉淀．Cu⁺基态核外电子排布式为

．
（6）乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈（H₂C=CH-C≡N）．丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是

；分子中处于同一直线上的原子数目最多为

．

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,“等电子原理”的应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据反应物和生成物写出化学方程式；
（2）根据第一电离能递变规律判断；结合价电子排布式判断；
（3）等电子体的结构相似，故O₂²⁺的电子式与C₂^2-的电子式相似，含有2个π键；
（4）晶胞的一个平面的长与宽不相等，所以1个Ca²⁺周围距离最近的C₂^2-有4个，而不是6个；
（5）Cu为29号元素，Cu⁺的基态电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（6）丙烯腈（H₂C=CH-C≡N）中的C分别形成2个δ键和3个δ键，故碳原子的杂化轨道类型为sp和sp²杂化，与sp杂化的C原子直接相连的原子有C和N，故同在一条直线上有3个原子．

解答： 解：（1）反应物为CaC₂和H₂O，生成物中有乙炔，可根据反应前后物质写出化学方程式：CaC₂+2H₂O═CH≡CH↑+Ca（OH）₂，
故答案为：CaC₂+2H₂O═CH≡CH↑+Ca（OH）₂；
（2）第二周期第一电离能从左到右，呈增大趋势，第ⅡA族和第ⅤA族，第一电离能分别稍高于第ⅢA族和第ⅥA族；C元素价电子排布式为：2s²2p²，N元素价电子排布式为：2s²2p³，O元素价电子排布式为：2s²2p⁴，根据洪特规则特例可知当原子轨道处于全空、半充满和全充满时，较为稳定，N元素处于半充满，最稳定，
故答案为：N＞O＞C；C、N、O原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；但O原子最外层电子排布为2s²2p⁴，而N原子最外层电子排布为2s²2p³，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以N元素的第一电离能比O大；
（3）根据等电子体原理可知，O₂²⁺的电子式

，在1个O₂²⁺含有2个π键，故1 mol O₂²⁺中，含有2N_A个 π键，故答案为：

、2N_A；
（4）依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知1个Ca²⁺周围距离最近的C₂^2-有4个，而不是6个，要特别注意题给的信息，故答案为：4；
（5）Cu为29号元素，要注意3d轨道写在4s轨道的前面同时还有就是它的3d结构，Cu⁺的基态电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（6）通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp和sp²杂化，与sp杂化的C原子直接相连的原子有C和N，故同在一条直线上有3个原子；故答案为：sp杂化、sp²杂化；3．

点评：本题以“有机合成工业的一种原料乙炔”为背景素材，将“物质结构与性质”选修课程模块的相关内容融合于一体，分别考查了学生对等电子体、Cu⁺基态核外电子排布、原子轨道杂化类型、分子空间结构、NaCl晶体类似的CaC₂晶体的晶胞结构、1mol O₂²⁺中π键的数目等知识的掌握和应用能力．