Question

15．航天发射的运载火箭常用燃料肼（N₂H₄）和强氧化剂过氧化氢，火箭部分构件采用钛合金材料，回答下列问题：
（1）N₂H₄、H₂O₂的组成元素中第一电离能最大的元素是N（填元素符号），1molN₂H₄分子中所含σ键的数目为5N_A．
（2）基态钛原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，其未成对电子数为2．
（3）H₂O₂受热易分解为H₂O，H₂O的空间构型为V形，其中心原子的杂化轨道类型为sp³杂化，H₂S和H₂O₂的主要物理性质如下表，造成二者物理性质差异的主要原因是H₂O₂的分子之间形成氢键，沸点高于硫化氢的，H₂O₂与H₂O分子之间也可以形成氢键，H₂O₂在水中的溶解度大于H₂S的．

	熔点/K	沸点/K	水中溶解度（标准状况下）
H2S	187	202	每升水中溶解2.6L
H2O2	272	423	以任意比互溶

（4）氧化镁与氮化硼均可用作航天器返回舱的热屏蔽材料，晶格能：氧化镁大于（填“大于”或“小于”）氧化钙，其原因是镁离子半径小于钙离子半径．
（5）立方氮化硼的晶胞如图所示，则处于晶胞顶点的原子的配位数为4，若晶胞边长为acm，则立方氮化硼的密度是$\frac{100}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（设N_A为阿伏伽德罗常数的数值）．

Answer 1

分析 （1）非金属性越强，第一电离能越大，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于氧元素的；N₂H₄分子含有4个N-H键、1个N-N键；
（2）Ti原子核外电子数为22，根据能量最低原理书写核外电子排布式；
（3）H₂O分子中O原子形成2个O-H键，含有2对孤对电子，杂化轨道数目为4；H₂O₂的分子之间形成氢键，沸点高于硫化氢的，H₂O₂与H₂O分子之间也可以形成氢键；
（4）离子所带电荷相等，离子半径越小晶格能越大；
（5）根据均摊法计算晶胞中N、B原子数目，B原子配位数为4，原子的配位数与原子数目成反比，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）非金属性越强，第一电离能越大，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于氧元素的，故第一电离能N＞O＞H，N₂H₄分子含有4个N-H键、1个N-N键，1molN₂H₄分子中所含σ键的数目为5N_A，
故答案为：N；5N_A；
（2）Ti原子核外电子数为22，核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，3d轨道的2个电子为单电子，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；2；
（3）H₂O分子中O原子形成2个O-H键，含有2对孤对电子，空间构型为V形，杂化轨道数目为4，O原子采取sp³杂化，H₂O₂的分子之间形成氢键，沸点高于硫化氢的，H₂O₂与H₂O分子之间也可以形成氢键，H₂O₂在水中的溶解度大于H₂S的，
故答案为：V形；sp³杂化；H₂O₂的分子之间形成氢键，沸点高于硫化氢的，H₂O₂与H₂O分子之间也可以形成氢键，H₂O₂在水中的溶解度大于H₂S的；
（4）离子所带电荷相等，镁离子半径小于钙离子半径，故MgO的晶格能大于CaO的晶格能，
故答案为：大于；镁离子半径小于钙离子半径；
（5）晶胞中N原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子数目为4，二者原子数目为1：1，B原子配位数为4，则N原子配位数也是4，晶胞质量为4×$\frac{11+14}{{N}_{A}}$g，则晶胞密度=4×$\frac{11+14}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³=$\frac{100}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：4；$\frac{100}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及电离能、核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、分子结构与性质、晶格能、晶胞计算等，注意同周期第一电离能异常情况、氢键对物质性质的影响．