Question

【化学选修3：物质结构与性质】Ⅰ．80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位。

（1）氮及其化合物与人类生产、生活息息相关，基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是__________，N₂F₂分子中N原子的杂化方式是_____________，1mol N₂F₂含有___________个σ键．

（2）高温陶瓷材料Si₃N₄晶体中键角N-Si-N___Si-N-Si(填“＞”“＜”或“=”)，原因是__________；

II．金属元素在现代工业中也占据极其重要的地位，钛也被称为“未来的钢铁”，具有质轻，抗腐蚀，硬度大，是宇航、航海、化工设备等的理想材料。

（4）基态钛原子核外共有________种运动状态不相同的电子．金属钛晶胞如下图1所示，为_______堆积(填堆积方式)．

（5）纳米TiO₂是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下图2．化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_____________；化合物乙中采取sp³杂化的原子的电负性由大到小的顺序为_____________；

（6）钙钛矿晶体的结构如图3所示．假设把氧离子看做硬球接触模型，钙离子和钛离子填充氧离子的空隙，氧离子形成正八面体，钛离子位于正八面体中心，则一个钛离子被________个氧离子包围。

Answer

（1）洪特规则 sp2杂化 3 （2）＞ Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp3杂化，N-Si-N键角为109°28′，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp3杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大，使得Si-N-Si键角小于109°28′

（3）22 六方最密 （4） 化合物乙分子间形成氢键 O＞N＞C （5） 6

【解析】

试题分析：（1）基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是洪特规则，

N2F2分子结构式为F-N=N-F，分子中N原子含有1对孤对电子，N原子的杂化方式是sp2杂化，l mol N2F2含有3molσ键；

（2）Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp3杂化，N-Si-N键角为109°28′，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp3杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大，使得Si-N-Si键角小于109°28′；

（3）Ti原子核外电子数为22，核外共有22种运动状态不相同的电子；由金属钛晶胞结构可知，属于六方最密堆积；

（4）化合物乙因分子间存在氢键，则化合物乙的沸点比化合物甲高，化合物乙中C、N、O三种原子的杂化轨道形成均为sp3，同周期自左而右电负性增大，故电负性：O＞N＞C；

（5）钛离子位于立方晶胞的角顶，被6个氧离子包围成配位八面体。

考点：物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道与空间构型、化学键、氢键、电负性、晶胞结构与计算等。