Question

决定物质性质的重要因素是物质结构．请回答下列问题．

（1）CH₃⁺、?CH₃、CH₃^-都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是

 

A．它们均由甲烷去掉一个氢原子所得
B．它们的空间构型相同，碳原子均可以采取sp²杂化
C．CH₃^-与NH₃、H₃O⁺互为等电子体，几何构型均为三角锥形
D．CH₃⁺中的碳原子采取sp³杂化，所有原子均共面
（2）在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用d表示．极性分子的极性强弱同偶极长和正（或负）电荷重心的电量（q）有关，一般用偶极矩（μ）来衡量．分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ=d?q．试回答以下问题：
①HCl、CS₂、H₂S、SO₂四种分子中μ=0的是

 

；
②实验测得：μ_PF3=1.03、μ_BCl3=0．由此可知，PF₃分子是

 

构型，BCl₃分子是

 

构型．
（3）对物质的磁性研究表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好．离子型氧化物V₂O₅和CrO₂中，适合作录音带磁粉原料的是

 

．
（4）利用光电子能谱证实：在洁净铁（可用于合成氨反应的催化剂）的表面上存在氮原子，图1为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图（图中小黑色球代表氮原子，灰色球代表铁原子）．则在单层晶面上

N

Fe

原子数之比为

 

．
（5）金属晶体的结构可用等径圆球的密堆积来描述，在等径圆球的最密堆积的各种形式中，立方最密堆积和六方最密堆积最为重要，请指出图2中哪个为立方最密堆积

 

（填“A”或“B”）

Answer 1

考点：晶胞的计算,判断简单分子或离子的构型,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）A．它们分别是由甲烷去掉一个氢离子、H原子、H离子形成的；
B．根据价层电子对互斥理论确定微粒空间构型及原子杂化方式；
C．价电子数相等、原子个数相等的微粒互为等电子体，根据价层电子对互斥理论确定微粒空间构型；
D．根据价层电子对互斥理论确定原子杂化类型；
（2）①正负电荷重心重合时μ=0，即非极性分子μ=0；
 ②根据偶极矩知，PCl₃、BCl₃知，它们分别是极性分子、非极性分子，根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型；
（3）金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好，根据阳离子中未成对电子数判断；
（4）每个铁原子被2个N原子共用，每个N原子被4个Fe原子共用；
（5）立方最密堆积中，最上层的三个原子构成的三角形和最下层三个原子构成的三角形不是对称结构．

解答： 解：（1）A．它们分别是由甲烷去掉一个氢离子、H原子、H离子形成的，故A错误；
B．根据价层电子对互斥理论知，它们的价层电子对个数分别是3且不含孤电子对、4且含有一个孤电子、4且含有一个孤电子对，所以空间构型分别是平面三角形、三角锥形、正四面体结构，C原子分别采用sp²杂化、sp³杂化、sp³杂化，故B错误；
C．价电子数相等、原子个数相等的微粒互为等电子体，这几种微粒原子个数相等、价电子数相等，所以为等电子体，它们的价层电子对个数都是4且含有一个孤电子对，所以空间构型为三角锥形，故C正确；
D．CH₃⁺中价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以碳原子采取sp²杂化，为平面三角形结构，所有原子均共面，故D错误；
故选C；
（2）①正负电荷重心重合时μ=0，即非极性分子μ=0，这几种分子中只有CS₂为非极性分子，所以其偶极矩为0，故答案为：CS₂；
 ②根据偶极矩知，PCl₃、BCl₃知，它们分别是极性分子、非极性分子，它们价层电子对个数分别是4、3，且氯化磷分子中含有一个孤电子对，氯化硼分子中不含孤电子对，根据价层电子对互斥知，它们的分子空间构型分别为三角锥形、平面三角形，故答案为：三角锥形；平面三角形；
（3）金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好，V₂O₅中阳离子未成对电子数是0、CrO₂中金属阳离子未成对电子数是4，所以适合作录音带磁粉原料的是CrO₂，故答案为：CrO₂；
（4）该晶胞中，每个Fe原子共用两个N原子、每个N原子共用4个Fe原子，所以单层晶面上

N

Fe

原子数之比为1：2，故答案为：1：2；
（5）立方最密堆积中，最上层的三个原子构成的三角形和最下层三个原子构成的三角形不是对称结构，所以立方最密堆积构型为A，故选A．

点评：本题考查微粒空间构型判断、原子杂化方式判断、晶胞计算、原子核外电子排布等知识点，这些知识点都是高考高频点，利用价层电子对互斥理论、均摊法、电子排布规律等知识点即可解答，题目难度不大．