Question

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末成对电子数相同，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：

由此可知NH₃、H₂O、HF沸点由高到低的顺序为___________________。

（5）碳化硅的结构与金刚石类似，如下图所示，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，则碳化硅的密度为__________g／cm³(己知C和Si的相对原子质量分别为12和28,阿伏加徳罗常数用N_A表示)。

Answer

3 3d84s2 sp2和 sp 25NA 冰> (HF) n> (NH3) n 4 12

【解析】(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，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相邻元素的高，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，故答案为：3；(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，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，故答案为：3d84s2；(3)乙烯酮分子中碳原子均没有孤对电子，CH2中C原子形成3个σ键，而C=O中碳原子形成2个σ键，杂化轨道数目分别为3、2，所以碳原子的杂化轨道类型有sp2和sp，(C2H5O)3P=O分子含有25个σ键，1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA，故答案为：sp2和sp；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，故H2O、HF、NH3沸点依次降低，故答案为：冰＞(HF)n＞(NH3)n；(5)晶胞中Si原子数目为4、C原子数目为8×+6×=4，每个Si原子周围有4个碳原子，原子配位数与原子数目成反比，则碳原子配位数也是4，即碳原子周围与其距离最近的硅原子数目为4；以顶点C原子研究，与之距离最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，与碳原子等距离最近的碳原子有=12个；晶胞质量为4×g，则晶体密度为4×g÷(a×10-10 cm)3=g/cm3，故答案为：4；12； 。

点睛：本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化轨道、化学键、氢键、晶胞计算等，(4)(5)为易错点、难点，侧重考查学生分析计算能力。需要注意的是要正确理解分摊法的实质和方法，具体情况具体分析，在立方体中每个顶点的原子占1/8份额；每条棱的原子占1/4份额；每个面的原子占1/2份额；内部原子算1，。