Question

19．芦笋中的天冬酰胺（结构如图1）和微量元素硒、铬、锰等，具有提高身体免疫力的功效．
（1）天冬酰胺所含元素中，氮（填元素名称）元素基态原子核外未成对电子数最多，第一电离能最大的是氮．
（2）天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型为sp³和sp²，分子中σ和π键数目之比为8：1．
（3）O、S、Se为同主族元素，H₂O、H₂S和H₂Se的参数对比见表．

化学式	键长/nm	键角
H2O	0.99	104.5°
H2S	1.34	92.3°
H2Se	1.47	91.0°

H₂S的键角大于H₂Se的原因可能为由于硫的电负性强于Se，形成的共用电子对斥力大，键角大．H₂O、H₂S、H₂Se沸点由高到低的顺序为H₂O＞H₂Se＞H₂S，酸性由强到弱的顺序为H₂Se＞H₂S＞H₂O．
（4）写出铬的基态电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹．
（5）金属铬为体心立方晶体，晶胞结构如图2，则该晶胞中含有2个铬原子．若铬的密度为ρg•
cm^-3，相对原子质量为M，N_A表示阿伏加德罗常数的值，则铬原子的半径为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 （1）根据天冬酰胺结构可判断所含元素为C、H、N、O，根据价电子排布式可知未成对电子的多少，元素的非金属性越强，其第一电离能越大，但是由于N元素的2p轨道处于半充满状态，故第一电离能大于O；
（2）分子中亚甲基和次甲基中的碳原子均为sp³杂化，羰基碳为sp²杂化，天冬酰胺中含有16个σ键和2个π键；
（3）从所给晶体的性质来判断晶体类型体，根据元素的原子的种类判断化学键的类型；从键长或电负性角度判断，H₂O、H₂S、H₂Se均为分子晶体，根据分子晶体沸点影响因素比较；
（4）铬的原子序数为24，根据构造原理书写电子排布式；
（5）根据均摊法计算原子个数，根据ρ=$\frac{m}{V}$求得晶胞体积，再得到晶胞边长，因为金属钠原子为等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切，所以钠原子的半径为晶胞体对角线的$\frac{1}{4}$，据此可以确定钠原子的半径．

解答 解：（1）天冬酰胺中含有H、C、N、O四种元素，原子基态核外未成对电子分别为1、2，3、2，因此氮元素基态原子核外未成对电子数最多．H、C、N、O第一电离能最大的是N，
故答案为：氮；氮；
（2）分子中亚甲基和次甲基中的碳原子均为sp³杂化，羰基碳为sp²杂化，天冬酰胺中含有16个σ键和2个π键，因此σ和π键数目之比为8：1，
故答案为：sp³和sp²；8：1；
（3）硫原子的电负性强于Se，形成的共用电子对斥力大，因此H₂S中键角大，H₂O、H₂S、H₂Se均为分子晶体，由于水分子间存在氢键，因此其沸点高于H₂S和H₂Se，H₂Se相对分子质量大于H₂S，故沸点H₂Se高于H₂S，酸性由强到弱的顺序为H₂Se＞H₂S＞H₂O；
故答案为：由于硫的电负性强于Se，形成的共用电子对斥力大，键角大；H₂O＞H₂Se＞H₂S；H₂Se＞H₂S＞H₂O；
（4）铬的原子序数为24，根据构造原理其基态电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或[Ar]3d⁵4s¹；
（5）在铬的晶胞中含有铬原子数为1+8×$\frac{1}{8}$=2，设晶胞边长为x，根据ρ=$\frac{m}{V}$得，ρ=$\frac{M}{\frac{{x}^{3}}{2}×{N}_{A}}$，所以x=$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$，所以晶胞的休对角线长度为$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$，所以钠原子半径=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$，
故答案为：2；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$．

点评 本题考查了核外电子排布，分子的构型、化学键的类型、电离能知识及晶胞的计算，中等难度．注意铬的电子排布式半充满状态较稳定．