Question

5．近年来，我国北方地区雾霾频发．引起雾霾的PM2.5微细粒子包含（NH₄）₂ SO₄、NH₄NO₃、有机微粒物及扬尘等，通过测定雾霾中锌等重金属的含量，可知交通污染是目前造成雾霾天气的主要原因之一，回答下列问题：
（1）基态O原子核外电子的运动状态有8种，其电子云形状有2种．
（2）基态Zn原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²．
（3）（NH₄）₂SO₄中存在的化学键类型有离子键、共价键、配位键．
（4）N和F能形成化合物N₂F₂，N₂F₂中氮原子的杂化轨道类型为sp²，写出N₂F₂的一种结构式：，1molN₂F₂分子中所含σ键的数目是3N_A．
（5）PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NO_X、O₃，HCOOH，CH₃COOONO₂（PAN）等．下列说法正确的是ac（填字母）．
a．N₂O为直线形分子
b．C、N、O的第一电离能依次增大
c．O₃与SO₂、NO₂^-互为等电子体
d．相同压强下，HCOOH沸点比CH₃OCH₃高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子
（6）测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β一射线吸收法，其放射源可用⁸⁵Kr．已知⁸⁵Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶胞中所含⁸⁵Kr原子数为m个，与每个⁸⁵Kr原子相紧邻的⁸⁵Kr原子为n个，则$\frac{m}{n}$=$\frac{1}{3}$（填数值）．该晶胞的边长为anm，则⁸⁵Kr晶体的密度为$\frac{3.4×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（设N_A为阿伏伽德罗常数的值）

Answer 1

分析 （1）基态O原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，核外没有运动状态相同的电子；
（2）Zn原子核外电子数为30，根据能量最低原理书写其核外电子排布式；
（3）（NH₄）₂SO₄中铵根离子与硫酸根之间形成离子键，硫酸根离子中存在共价键，而铵根离子中含有共价键、配位键；
（4）N和F能形成化合物N₂F₂，由8电子结构可知结构式为F-N=N-F，N原子杂化轨道数目为3，存在顺反异构，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；
（5）a．N₂O与CO₂是等电子体，结构相似；
b．同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，而ⅡA族、ⅤA族的第一电离能大于同周期相邻元素的；
c．原子数目相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体；
d．HCOOH分子间能形成氢键，CH₃OCH₃不能形成分子间氢键；
（6）根据均摊法计算晶胞中⁸⁵Kr原子数目，设晶体中与每个⁸⁵Kr原子相紧邻的⁸⁵Kr原子有n个，以顶点原子研究，与紧邻的原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，故n=$\frac{8×3}{2}$=12；
结合晶胞中具有原子数目，用阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度．

解答 解：（1）基态O原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，核外没有运动状态相同的电子，即核外电子运动状态有8种，s能级电子云为球形，p能级电子云为哑铃形，
故答案为：8；2；
（2）Zn原子核外电子数为30，其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；
（3）（NH₄）₂SO₄中铵根离子与硫酸根之间形成离子键，硫酸根离子中存在共价键，而铵根离子中含有共价键、配位键，
故答案为：离子键、共价键、配位键；
（4）N和F能形成化合物N₂F₂，由8电子结构可知结构式为F-N=N-F，N原子杂化轨道数目为3，N原子采取sp²杂化，其中一种结构式为：，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，故1mol N₂F₂分子中所含有σ键的数目是3N_A，
故答案为：sp²；；3N_A；
（5）a．N₂O与CO₂是等电子体，结构相似，故N₂O是直线形结构，故a正确；
b．同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，而ⅡA族、ⅤA族的第一电离能大于同周期相邻元素的，故第一电离能N＞O＞C，故b错误；
c．O₃与SO₂、NO₂^-中原子数目均为3、价电子总数均为18，三者互为等电子体，故c正确；
d．HCOOH分子间能形成氢键，CH₃OCH₃不能形成分子间氢键，是导致HCOOH的沸点比CH₃OCH₃的高的主要原因，故d错误．
故选：ac；
（6）设晶胞中所含⁸⁵Kr原子数为m，根据均摊法可知m=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，设晶体中与每个⁸⁵Kr原子相紧邻的⁸⁵Kr原子有n个，以顶点原子研究，与紧邻的原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，故n=$\frac{8×3}{2}$=12，则$\frac{m}{n}$=$\frac{1}{3}$，
晶胞质量=4×$\frac{85g/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$，晶胞的边长为a nm，则⁸⁵Kr晶体的密度为 4×$\frac{85g/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$÷（a×10^-7 cm）³=$\frac{3.4×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案为：$\frac{1}{3}$；$\frac{3.4×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、化学键、等电子体、分子结构与性质、电离能、晶胞计算等，是对物质结构主干知识的综合考查，需要学生具备扎实的基础．