Question

氢原子是最轻的原子，人们曾预言它可能是所有元素之母。碳是地球上组成生命的最基本的 元素之一。按要求回答：

（1）宇宙中含量最多的元素是氢和______。基态碳原子的核外电子占有______个原子轨道。

（2）光化学烟雾中除了含有 NOx 外，还含有 HCOOH、（PAN）等二次污染物。

①PAN 中 C 的杂化方式有______。1mol PAN 中含有的σ键数目为______。组成PAN 的元素的电负性大小顺序为______。

②相同压强下，HCOOH 的沸点比 CH₃OCH₃______（填“高”或“低”），

（3）水溶液中有 H₃O⁺、H₅O₂⁺  、H₉O₄ ⁺ 等微粒的形式。请画出 H₅O₂  的结构式：______。

（4）硅和碳在同一主族。下图为 SiO₂ 晶胞中 Si 原子沿 z 轴方向在 xy 平面的投影图（即俯视图），其 中 O原子略去，Si 原子旁标注的数字表示每个 Si 原子位于 z 轴的高度，则 SiA 与 SiB 之间的距离是______nm。

（d 的单位为 nm）

Answer

氦 4 sp2 sp3 10NA（或6.02×1024） O>N>C>H 高

【解析】

(1)宇宙中氢元素占88.6%、氦占11.1%，宇宙中含量最多的元素是氢和氦；C的电子排布为1s22s22p2，1s和2s轨道上有2个电子，p能级有3个轨道，每个电子优先占据1个轨道，则基态碳原子核外电子占有4个轨道；

(2)①甲基的VSEPR模型为四面体构型，-COO-上C的VSEPR模型为平面三角形结构，则C原子的杂化类型分别为sp2、sp3；一个双键含有一个σ键，由PAN结构可知，一个中含有10个σ键，所以1mol PAN中含有的σ键数目为10NA；PAN分子中含有C、H、N、O元素，元素的非金属性越强，其电负性越大，则电负性：O＞N＞C＞H；
②由于HCOOH存在分子间氢键，CH3OCH3只存在分子间作用力，所以HCOOH的沸点比CH3OCH3高；
(3)H5O2+是由水分子和H3O+通过氢键形成的微粒，则H5O2+的结构式为；
(4)根据图可知其三维模型为(图中黑球和白球均为硅原子，氧原子位于两个硅原子之间，省略)，图中ABCD四个Si原子形成正四面体结构，且AB距离等于AC距离，AC距离在底面投影为底面面对角线的一半，则SiA与SiB的距离=nm。