题目内容

14．物质的结构决定物质的性质．请回答下列涉及物质结构和性质的问题：
（1）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有3种．
（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，则其基态原子的价层电子排布式为3d84s2
（3）乙烯酮（CH2═C═O）是一种重要的有机中间体，可用CH3COOH在（C2H5O）3P═O存在下加热脱H2O得到．乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是sp2和sp，1mol（C2H5O）3P═O分子中含有的σ键的数目为25NA．
（4）已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如表：
物质氢键X-H…Y键能KJ•mol-1
（HF）nF-H…F28.1
冰O-H…O18.8
（NH3）nN-H…N5.4
解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n．
（5）碳化硅的结构与金刚石类似（如图2所示），其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能．碳化硅
晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，与碳原子等距离最近的碳原子有12个．已知碳化硅晶胞边长为apm，则碳化硅的密度为$\frac{1.6×1032}{NA•a3}$g•cm3．

分析 （1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于同周期相邻元素的；
（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，碳原子的电子排布为1s22s22p2，未成对电子数为2，则该元素为Ni；
（3）乙烯酮分子中碳原子均没有孤对电子，CH2中C原子形成3个σ键，而C=O中碳原子形成2个σ键，杂化轨道数目分别为3、2；（C2H5O）3P=O分子含有25个σ键；
（4）平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，结合气化要克服的氢键的总键能；
（5）根据均摊法计算晶胞中Si、C原子数目，每个Si原子周围有4个碳原子，原子配位数与原子数目成反比，可以计算碳原子周围与其距离最近的硅原子数目；
以顶点C原子研究，与之距离最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用；
结合晶胞中原子数目，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度．

解答 解：（1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，半充满的N原子和全充满的Be原子第一电离能要比同周期相邻元素的高，故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素，
故答案为：3；
（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，C原子的电子排布为1s22s22p2，未成对电子数为2，则该元素为Ni，其基态原子的价层电子排布图为3d84s2，
故答案为：3d84s2；
（3）乙烯酮分子中碳原子均没有孤对电子，CH2中C原子形成3个σ键，而C=O中碳原子形成2个σ键，杂化轨道数目分别为3、2，所以碳原子的杂化轨道类型有sp2和sp，（C2H5O）3P=O分子含有25个σ键，1mol（C2H5O）3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA，
故答案为：sp2和sp；25NA；
（4）单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n，故H2O、HF、NH3沸点依次降低，
故答案为：单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n；
（5）晶胞中Si原子数目为4、C原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，每个Si原子周围有4个碳原子，原子配位数与原子数目成反比，则碳原子配位数也是4，即碳原子周围与其距离最近的硅原子数目为4；
以顶点C原子研究，与之距离最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，与碳原子等距离最近的碳原子有$\frac{8×3}{2}$=12个；
晶胞质量为4×$\frac{28+12}{N{\;}_{A}}$g，则晶体密度为4×$\frac{28+12}{N{\;}_{A}}$g÷（a×10-10 cm）3=$\frac{1.6×1032}{NA•a3}$g/cm3，
故答案为：4；12；$\frac{1.6×1032}{NA•a3}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化轨道、化学键、氢键、晶胞计算等，（4）（5）为易错点、难点，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．

练习册系列答案
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14．如图所示，在圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸的混合液，放入几片碎瓷片，加热混合液，使温度迅速升到170摄氏度，将生成的气体通入高锰酸钾酸性溶液中观察现象：

（1）沸石（瓷片）的作用防止暴沸
（2）浓硫酸的作用催化剂、脱水剂，
（3）仪器B的名称试管．
（4）圆底烧瓶内发生的反应方程式CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O
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5．对于${\;}_{1}^{1}$H和${\;}_{1}^{2}$H+两种粒子，下列叙述正确的是（　　）
A．质子数一定相同，质量数和中子数一定不同
B．化学性质几乎完全相同
C．一定都由质子、中子、电子构成
D．核电荷数，核外电子数一定相同
2．化学与生活密切相关，下列说法正确的是（　　）
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C．铝制容器可以用来贮运稀硝酸D．乙烯用作水果的催熟剂
9．黄酮类化合物具有抗肿瘤活性，如图为合成中间体之一，下列有关该物质的说法正确的是（　　）
A．分子中含醚键，不含手性碳原子
B．在空气中易被氧化变质
C．能发生取代、加成、消去反应
D．1mol该物质最多能与3mol NaOH溶液发生反应
19．下列实验事实和对实验事实的理论解释都正确的是（　　）
选项实验事实理论解释
AH2S的沸点比H2O的高H2S的范德华力大于H2O的范德华力
B白磷为正四面体分子白磷分子中P-P-P的键角是109.5°
C1体积水可以溶解700体积氨气氨是极性分子且有氢键的影响
D键的极性：H-O＞N-H非金属性差异越大，键的极性越小
A．AB．BC．CD．D
6．下列各烧杯中盛有海水，铁在其中发生腐蚀最慢的是（　　）
A．B．C．D．
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C．燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂
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