Question

17．2015年8月12号接近午夜时分，天津滨海新区一处集装箱码头发生爆炸．发生爆炸的是集装箱内的易燃易爆物品，爆炸火光震天，并产生巨大蘑菇云．
回答下列问题：
（1）在组成NH₄NO₃、NaCN两种物质的元素中第一电离能最大的是N（填元素符号），解释原因N的2p轨道半充满，最难失去电子．
（2）二甲基二硫和甲酸中，在水中溶解度较大的是甲酸（填名称）；烧碱所属的晶体类型为离子晶体；硫化碱（Na₂S）的S^2-的基态电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶．
（3）硝酸铵中，NO₃^-的立体构型为平面三角形，中心原子的杂化轨道类型为sp²．
（4）1mol化合物NaCN中CN^-所含的π键数为2N_A，与CN^-互为等电子体的分子有CO、N₂．
（5）钠钾合金属于金属晶体，其某种合金的晶胞结构如图所示．合金的化学式为KNa₃；晶胞中K 原子的配位数为6；已知金属原子半径r（Na）=186pm、r（K）=227pm，计算晶体的空间利用率$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%（列出计算式，不需要计算出结果）．

Answer 1

分析 （1）同周期元素第一电离能自左而右呈增大趋势，同主族自上而下元素第一电离能逐渐减小，但N原子的2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（2）与水分子形成氢键，增大物质的溶解度；烧碱由钠离子和氢氧根构成，属于离子晶体；S^2-离子核外电子数为18，根据能量最低原理可书写其基态电子排布式；
（3）NO₃^-离子中氮原子的孤电子对数=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3；
（4）原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体，CN^-与N₂互为等电子体，CN^-中含有C≡N三键，三键中含有1个σ键、2个π键数；
（5）根据均摊法计算晶胞中Na、K原子数目，确定合金的化学式，根据晶胞图可知，每个K 原子周围有6个钠原子；根据晶胞的结构可知，晶胞的边长为钠原子和钾原子的直径之和，晶体的空间利用率为$\frac{晶胞中Na、K原子总体积}{晶胞体积}$×100%．

解答 解：（1）同周期元素第一电离能自左而右呈增大趋势，同主族自上而下元素第一电离能逐渐减小，但N原子的2p能级为半满稳定状态，最难失去电子，第一电离能高于氧元素的，故NH₄NO₃、NaCN两种物质的元素中第一电离能最大的是N，
故答案为：N；N的2p轨道半充满，最难失去电子；
（2）甲酸与水形成氢键，而二甲基二硫不能，故二甲基二硫和甲酸中溶解度较大的是甲酸，烧碱由钠离子和氢氧根构成，所以烧碱是离子晶体，S^2-离子核外有18个电子，其基态电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案为：甲酸；离子晶体；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（3）NO₃^-离子中氮原子的孤电子对数=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，所以NO₃^-立体构型为平面三角形，中心原子氮原子的杂化轨道类型sp²，
故答案为：平面三角形；sp²；
（4）原子序数相等、价电子总数也相等的微粒互为电子，CN^-与N₂互为等电子体，二者结构相似，CN^-中含有C≡N三键，三键中含有1个σ键、2个π键数，所以1mol化合物NaCN中CN^-所含的π键数为2N_A，CN^-中含有两个原子、10个价电子，与CN^-互为等电子体的分子有CO、N₂，
故答案为：2N_A；CO、N₂；
（5）晶胞中，钠原子数为12×$\frac{1}{4}$=3，钾原子数为8×$\frac{1}{8}$=1，所以合金的化学式为KNa₃，
根据晶胞图可知，每个K 原子周围有6个钠原子，所以晶胞中K 原子的配位数为6，
晶胞中钠原子和钾原子体积之和为$\frac{4}{3}$π[（186pm）³×3+（227pm）³]，晶胞的边长为钠原子和钾原子的直径之和为2×（186pm+227pm），所以晶胞的体积为（2×186pm+2×227pm）³，晶体的空间利用率为
{$\frac{4}{3}$π[（186pm）³×3+（227pm）³]÷（2×186pm+2×227pm）³}×100%=$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%，
故答案为：KNa₃；6；$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%．

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、等电子体、晶胞计算等，难度中等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意基础知识的理解掌握．