Question

【化学——选修3：物质结构与性质】

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_________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_________________。

（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_____________，1mol（C₂H₅O）₃P＝O分子中含有的σ键的数目为__________________。

（4）已知固态NH₃、H₂O、HF的氢键键能和结构如下：

解释H₂O、HF、NH₃沸点依次降低的原因___________________。

（5）碳化硅的结构与金刚石类似，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___________个，与碳原子等距离最近的碳原子有__________个。已知碳化硅晶胞边长为apm，则晶胞图中1号硅原子和2号碳原子之间的距离为________pm，碳化硅的密度为__________g／cm³。

Answer

（1）3 （2）3d84s2 （3）sp2和sp（２分）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大于(NH3)n

（5）4 12

【解析】

试题分析：（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相邻元素，根据电离能的变化规律，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原子序数大的原子高，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；

（2）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式为3d84s2；

（3）在CH2＝C＝O中，一个碳原子的价层电子对数为＝3，另一个碳原子的价层电子对数为＝2，所以碳原子的杂化轨道类型有sp2和sp；单键全是σ键、双键有一个σ键，1mol（C2H5O）3P＝O分子中含有的σ键的数目为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；

（5）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，则晶胞图中1号硅原子和2号碳原子之间的距离为pm；根据题图知，每个碳原子周围有4个硅原子与其距离最近且相等;该晶胞中含有的碳原子个数为个硅原子与其距离最近且相等，该晶胞中含有的碳原子个数为8×18+6×12＝4，硅原子个数为4 ，则根据公式 ×ρ × NA＝4×40g·mol- 1得ρ＝＝。

考点：考查元素推断、核外电子排布、杂化轨道、第一电离能、共价键以及晶胞结构分析与计算