Question

PM2.5中的某些物质，易引发光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NO_x、OCS、CH₂=CH-CHO、HCOOH、以及光气等二次污染物。水污染程度可通过测定水体中铅、铬等重金属的含量判断。

（1）C、N、O三种元素的第一电离能从大到小的顺序为_______（用元素符号表示），CH₂=CH-CHO分子醛基中碳原子杂化方式为____________。

（2）根据等电子体原理，羰基硫(OCS)分子的结构式为_________；光气（COCl₂）各原子最外层都满足8电子稳定结构,则光气分子的空间构型为_________（用文字描述）；

（3）1molHCOOH中含σ键和π键数目之比为______________。

（4）基态Cr原子核外电子排布式是_______，配合物[Cr(NH₃)₄(H₂O)₂] Cl₃中心离子的配体为_______。

（5）测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β-射线吸收法，β-射线放射源可用⁸⁵Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中晶胞中含Kr原子为m个，与每个Kr原子紧相邻的Kr原子有n个，则m/n=______（填数字）。若两个相邻面心的Kr原子的核间距为acm，用NA表示阿伏伽德罗常数，M表示Kr的相对原子质量。该晶体的密度计算式为______ g/cm³。

Answer

N＞O＞C sp2 O=C=S 平面三角形 4∶1 [Ar]3d54s1 H2O和NH3 1/3 （或）

【解析】试题分析：该题以环境污染为题材，重点考查核外电子排布、σ键和π键、第一电离能、杂化轨道、利用等电子原理判断未知物的空间构型、晶体结构等知识。虽然综合性比较强，但是难度不大。

解析：（1）C、N、O同处第二周期，总体第一电离能递增，但是由于N原子河外电子排布为1s22s22p3，2p处于半充满状态，第一电离能比相邻的原子都更大，所以第一电离能的顺序为N>O>C。CH2=CH2CHO分子中，醛基的碳原子通过σ键直接连接三个原子，但是和氧原子的连接中还存在一个π键，因此该碳原子不存在孤对电子，所以醛基碳原子的成键对和孤对共有3个，杂化方式为sp2，答案：N>O>C、sp2。（2）OCS于CO2原子数和最外层电子数分别相等，属于等电子体，所以OCS分子结构为直线型即O=C=S。光气的各原子最外层都满足8电子稳定结构，电子式为 ，中心原子碳含有3各成键对，没有孤对，成键对和孤对共有3个，杂化方式为sp2，因此分子空间构型为平面三角形。答案：O=C=S、平面三角形。

（3）HCOOH的结构式为，C=O中存在一个π键数和一个σ键，所以σ键共4mol，π键1mol，比值为4:1。配合物[Cr(NH3)4(H2O)2] Cl3中心离子是Cr3+，配体为NH3和H2O分子。答案：4:1、NH3和H2O。

（4）Cr为24号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。答案：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。

（5）晶胞结构图中，立方体的顶点、面心位置都被Kr原子占据，因此晶胞中Kr原子数m=8×1/8+6×1/2=4。以晶胞图正上方中心Kr为对象，紧相邻的Kr原子包括该平面顶点4个Kr原子，以及四个立面中心共4个Kr原子，还包括该晶胞正上方晶胞四个立面中心的共4个Kr原子，因此n=4+4+4=12，m/n=4:12=1:3。晶胞中4个Kr原子总质量为4×M/NA g，面心的Kr原子的核间距为acm，即正方形平面对角线为2a cm，边长为 ，立方体体积为，所以晶体的密度为。正确答案：（或）。

点睛：晶胞在晶体中的各个方向上都可以重复排列，所以晶胞表面的原子都是与相邻的晶胞共用的，晶胞中原子数研究中，表面的原子只占到其中的几分之一，晶胞内部的原子则完全属于该晶胞。具体，常见的立方体的晶胞，顶点的原子晶胞占1/8，棱边上的原子晶胞占1/4，面上的原子晶胞占1/2。