Question

碳族元素的单质及其化合物在生产、生活中是一类重要物质。请回答下列问题

(1)碳原子核外有__种不同运动状态的电子，第一电离能介于硼和碳之间的元素的名称为__，碳族元素外围电子排布的通式为__。

(2)青蒿素（C₁₅H₂₂O₅）的结构如图所示，图中数字标识的五个碳原子的杂化轨道类型为__，组成青蒿素的三种元素电负性由大到小排序是__。

(3)青蒿素分子中，氧元素的成键方式有___；从青蒿中提取青蒿素的最佳溶剂是___。

a．乙醇    b．乙醚    c．水

(4)SnO₂是一种重要的半导体传感器材料，用来制备灵敏度高的气敏传感器，SnO₂与熔融NaOH反应生成Na₂SnO₃，Na₂SnO₃中阴离子空间构型为__。

(5)第三代太阳能电池利用有机金属卤化物碘化铅甲胺(CH₃NH₃PbI₃，相对分子质量为Mr)半导体作为吸光材料，CH₃NH₃PbI₃具有钙钛矿(AMX₃)的立方结构，其晶胞如图所示。AMX₃晶胞中与金属阳离子(M)距离最近的卤素阴离子(X)形成正八面体结构，则X处于__位置。CH₃NH₃PbI₃晶体的晶胞参数为anm，其晶体密度为dg·cm^-3，则阿伏加德罗常数的值N_A的计算表达式为__。

Answer

6 铍 ns2np2 sp2，sp3 O>C>H σ键和π键 b 平面三角形 面心

【解析】

在原子的核外电子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，所以原子核外有多少个电子，就有多少种运动状态；一般来说，元素的非金属性越强，元素的电负性大，总的来说第一电离能越大，但当原子核外价电子处于半满、全满状态时，能量低，第一电离能反常，但仅比原子序数比它大1的元素大；原子核外参与杂化的轨道为形成σ键电子所在的轨道和孤对电子所在的轨道；有机物通常易溶于与它结构相似的有机物；判断微粒的结构时，需看中心原子的价层电子对数及孤电子对数。在AMX3的晶胞中，所含黑球个数为8×=1，所含白球的个数为6×=3，二者的个数比为1:3，对照化学式，可确定黑球为M离子，白球为X离子，白球位于各个面的面心。

(1)碳为6号元素，原子核外有6个电子，有6种不同运动状态的电子，铍的2s能级上有2个电子，处于全满状态，第一电离能比硼大，所以第一电离能介于硼和碳之间的元素的名称为铍，碳原子的外围电子排布为2s22p2，所以碳族元素外围电子排布的通式为ns2np2。答案为：6；铍；ns2np2；

(2)图中数字标识的五个碳原子中，只有3号碳原子的价电子对数为3，其它碳原子的价层电子对数都为4，所以杂化轨道类型为sp2、sp3，组成青蒿素的三种元素分别为C、H、O，非金属性O>C>H，所以电负性由大到小排序是O>C>H。答案为：sp2、sp3；O>C>H；

(3)青蒿素分子中，4个O原子形成单键，1个O原子形成双键，所以氧元素的成键方式有σ键和π键；青蒿素分子中含有2个醚键，它属于醚类，所以从青蒿中提取青蒿素的最佳溶剂是乙醚，故选b。答案为：σ键和π键；b；

(4)在Na2SnO3中，阴离子的价电子对数为3，不存在孤电子对，所以其空间构型为平面三角形。答案为：平面三角形；

(5)从分析可知，图中AMX3晶胞中黑球为金属阳离子(M)，白球为卤素阴离子(X)，形成正八面体结构，则X处于面心位置。从晶胞结构看，1个晶胞中，只含有1个“AMX3”，则CH3NH3PbI3的晶胞中也只含有1个“CH3NH3PbI3”。CH3NH3PbI3晶体的晶胞参数为anm，其晶体密度为dg·cm-3，则dg·cm-3=，阿伏加德罗常数的值NA的计算表达式为NA=。答案为：面心；。