Question

离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂，其中的EMIM⁺离子由H、C、N三种元素组成，结构如图所示。回答下列问题：

(1)碳原子价层电子的轨道表达式为__________，基态碳原子中，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_________形。

(2)根据价层电子对互斥理论，NH₃、NO₃^－、NO₂^－中，中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是_______；NO₃^－与NO₂^－中O-N-O的键角：NO₃^－____ NO₂^－(填“＜”、“＞”“＝”)。

(3)EMIM⁺离子与金属阳离子形成的离子化合物常温下呈液态的原因是____________。

(4)EMIM⁺离子中，碳原子的杂化轨道类型为___________。分子中的大π键可用符号π_n^m 表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数，则EMIM⁺离子中的大π键应表示为________。

(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于_______晶体，其中硼原子的配位数为_______。已知：立方氮化硼密度为d g/cm³，B原子半径为x pm，N原子半径为y pm，阿伏加德罗常数的值为N_A，则该晶胞中原子的空间利用率为________(列出化简后的计算式)。

Answer

哑铃 NH3 ＞ EMIM+离子为多核离子，其半径大，与金属阳离子作用的晶格能小，因而常温下为液体 sp2 、sp3 π56 原子 4

【解析】

(1)碳元素为主族元素，价层电子是最外层电子数；核外电子占据最高能级是p能级，据此分析；

(2)根据价层电子对数=σ键+孤电子对数进行分析；

(3)离子化合物熔沸点受晶格能的影响，晶格能与半径、所带电荷数有关，据此分析；

(4)利用杂化轨道数等于价层电子对数，根据大π键的表示进行分析；

(5)根据晶体的性质进行分析，根据晶胞的结构，1个B原子连有4个N，即配位数为4，空间利用率=，进行分析；

(1)碳原子排布式为1s22s22p2，碳原子价层电子数等于最外层电子数，其碳原子价层电子的轨道表达式为；最高能级为2p，形状为哑铃型或纺锤形；

答案：：哑铃型或纺锤形；

(2) 价层电子对数=σ键数+孤电子对数，则NH3、NO3－、NO2－中心原子的价层电子对分别为4、3、3，不同于其他两种粒子的是NH3，NO3－和NO2－中心原子均采用sp2杂化，NO3－中N不存在孤电子对，NO2－中N原子存在一对孤对电子，利用孤电子对数之间的斥力>孤电子对－成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力，因此NO2－中O-N-O的键角小于NO3－；

答案：NH3；>；

(3)离子化合物的熔沸点受晶格能的影响，晶格能与半径、所带电荷数有关，EMIM+离子为多核离子，其半径大，与金属阳离子作用的晶格能小，因而常温下为液体；

答案：EMIM+离子为多核离子，其半径大，与金属阳离子作用的晶格能小，因而常温下为液体；

(4)利用杂化轨道数等于价层电子对数，EMIM+离子中，碳原子的杂化轨道类型为sp2 、sp3，EMIM+离子中大π键的构成部分为：，其中C、N原子均为sp2杂化，每个C原子提供1个电子，每个N原子提供2个电子，对外失去一个电子，大π键为π56；

答案：sp2 、sp3；π56；

(5)由于立方氮化硼硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，这是原子晶体的特点，因此该晶体为原子晶体；根据晶胞，一个B与四个N原子相连，B的配位数为4；晶胞中原子的空间利用率=，根据晶胞，B原子的个数=4，N原子个数为4，原子的体积=cm3，晶体的体积=cm3，空间利用率为；

答案：原子；4；。