Question

【题目】（化学——物质结构与性质）

离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂，其中的 EMIM+离子由H、C、N三种元素组成，结构如图所示。回答下列问题：

碳原子价层电子的轨道表达式为_____;基态碳原子中，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_____形。

（2）根据价层电子对互斥理论，NH3、NO3-、NO2-中，中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是_____。NH3比PH3的沸点高，原因是______.

（3）氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是_____。

（4）己知分子中的大键可用符号表示，其中n代表参与形成大键的原子数，m代表参与形成大键的电子数（如苯分子中的大键可表示为）。EMIM+离子中的五元环跟苯分子相似为平面结构，则EMIM+ 离子中碳原子杂化方式有：_____，其中的大键应表示为_____.

（5）立方氮化硼硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于晶体，其中硼原子的配位数为_____。已知：立方氮化硼密度为dg/cm3, B原子半径为xpm，N原子半径为xpm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中原子的空间利用率为______（列出化简后的计算式）。

Answer 1

【答案】 哑铃 NH3 NH3间存在氢键，分子间作用力大于PH3 基态氮原子电子占据的最高能级为半充满，较稳定 sp2、sp3 原子 4 ×100%

【解析】

（1）碳原子价电子数为4，价电子排布式为2s22p2，所以价层电子的轨道表达式为；基态碳原子核外电子占据的最高能级为2p，p的电子云轮廓图为哑铃形；

（2）NH3中N原子价层电子对个数=3+=4，NO3-中N原子价层电子对个数=3+；NO2-中N原子价层电子对个数=2+，所以中心原子价层电子对数不同于其他其他两种粒子的是NH3；NH3比PH3的沸点高是因为氨分子间存在氢键；

（3）VA族比同周期相邻元素都大，是因为最高能级p轨道上电子数为特殊的半充满状态，能量低、较稳定；

（4）根据图1中EMIM+离子中键总数为5个，根据信息，EMIM+离子中C原子的VSEPR模型有四面体和平面三角形两种，即C原子采用sp3、sp2杂化，EMIM+离子有6个电子可形成大π键，可用符号Π56表示；

（5）立方氮化硼硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是原子晶体；晶胞中每个N原子连接4个B原子，氮化硼化学式BN，所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即硼原子的配位数为4；晶胞中N原子数为4，B原子数=8×，晶胞的质量m=，晶胞的体积V==，B、N原子总体积V’=4×[]=cm3，晶胞中原子的空间利用率=×100%=×100%。

（1）碳原子价电子数为4，价电子排布式为2s22p2，所以价层电子的轨道表达式为；基态碳原子核外电子占据的最高能级为2p，p的电子云轮廓图为哑铃形；

（2）NH3中N原子价层电子对个数=3+=4，NO3-中N原子价层电子对个数=3+；NO2-中N原子价层电子对个数=2+，所以中心原子价层电子对数不同于其他其他两种粒子的是NH3；NH3比PH3的沸点高是因为氨分子间存在氢键；

（3）VA族比同周期相邻元素都大，是因为最高能级p轨道上电子数为特殊的半充满状态，能量低、较稳定；

（4）根据图1中EMIM+离子中键总数为5个，根据信息，EMIM+离子中C原子的VSEPR模型有四面体和平面三角形两种，即C原子采用sp3、sp2杂化，EMIM+离子有6个电子可形成大π键，可用符号Π56表示，故答案为：sp3、sp2；Π56；

（5）立方氮化硼硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是原子晶体；晶胞中每个N原子连接4个B原子，氮化硼化学式BN，所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即硼原子的配位数为4；晶胞中N原子数为4，B原子数=8×，晶胞的质量m=，晶胞的体积V==，B、N原子总体积V’=4×[]=cm3，晶胞中原子的空间利用率=×100%=×100%。