Question

7．2015年8月12號(hào)接近午夜時(shí)分，天津?yàn)I海新區(qū)一處集裝箱碼頭發(fā)生爆炸．發(fā)生爆炸的是集裝箱內(nèi)的易燃易爆物品，爆炸火光震天，并產(chǎn)生巨大蘑菇云．
回答下列問題：
（1）在組成NH₄NO₃、NaCN兩種物質(zhì)的元素中第一電離能最大的是N（填元素符號(hào)），解釋原因氮原子最外層p軌道處于半滿狀態(tài)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．
（2）二甲基二硫和甲酸中，在水中溶解度較大的是甲酸（填名稱），原因是甲酸與水形成氫鍵；燒堿所屬的晶體類型為離子晶體；
硫化堿（Na₂S）的S^2-的基態(tài)電子排布式是1s2s²2p⁶3s²3p⁶．
（3）硝酸銨中，NO₃^-的立體構(gòu)型為，中心原子的雜化軌道類型為sp²．
（4）1mol化合物NaCN中CN^-所含的π鍵數(shù)為2N_A，與-CN互為等電子體的分子有CO、N₂．（CN）₂又稱為
擬鹵素，實(shí)驗(yàn)室可以用氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得，寫成該制備的化學(xué)方程式2NaCN+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（CN）₂+Na₂SO₄+MnSO₄+2H₂O．
（5）鈉鉀合金屬于金屬晶體，其某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．合金的化學(xué)式為KNa₃；晶胞中K 原子的配
位數(shù)為6；已知金屬原子半徑r（Na）=186pm、r（K）=227pm，計(jì)算晶體的空間利用率$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%（列出計(jì)算式，不需要計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）元素的非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，其中第ⅡA族、ⅤA族由于最外層是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以高于同周期相鄰元素；
（2）分子之間有氫鍵時(shí)，物質(zhì)的溶解度增大，燒堿由鈉離子和氫氧根構(gòu)成，S^2-的最外層有18個(gè)電子，根據(jù)能量最低可書寫出其基態(tài)電子排布式；
（3）硝酸銨中，NO₃^-的氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1}{2}$=3，據(jù)此判斷立體構(gòu)型和中心原子的雜化軌道類型；
（4）CN^-所與氮?dú)饣�為等電子體，據(jù)此判斷π鍵數(shù)，-CN中含有兩個(gè)原子、10個(gè)價(jià)電子，據(jù)此判斷與-CN互為等電子體的分子，模仿氯氣與二氧化錳的反應(yīng)，根據(jù)元素守恒可寫出氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得（CN）₂的化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)均攤法可知晶胞中有鈉原子數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=3，鉀原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，據(jù)此確定合金的化學(xué)式，根據(jù)晶胞圖可知，每個(gè)K 原子周圍有6個(gè)鈉原子；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，晶胞的邊長為鈉原子和鉀原子的直徑之和，晶體的空間利用率為$\frac{鈉原子與鉀原子的體積之和}{晶的體積}$×100%，據(jù)此答題．

解答 解：（1）元素的非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，其中第ⅡA族、ⅤA族由于最外層是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以高于同周期相鄰元素，所以NH₄NO₃、NaCN兩種物質(zhì)的元素中第一電離能最大的是N，因?yàn)榈�原子最外層p軌道處于半滿狀態(tài)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，
故答案為：N；氮原子最外層p軌道處于半滿狀態(tài)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（2）甲酸與水形成氫鍵，所以二甲基二硫和甲酸中中溶解度較大的是甲酸，燒堿由鈉離子和氫氧根構(gòu)成，所以燒堿是離子晶體，S^2-的最外層有18個(gè)電子，其基態(tài)電子排布式為1s2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案為：甲酸；甲酸與水形成氫鍵；離子晶體；1s2s²2p⁶3s²3p⁶；
（3）硝酸銨中，NO₃^-的氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1}{2}$=3，所以NO₃^-立體構(gòu)型為平面三角形，中心原子氮原子的雜化軌道類型sp²，
故答案為：平面三角形；sp²；
（4）CN^-所與氮?dú)饣�為等電子體，每個(gè)氮分子中有2個(gè)π鍵，所以1mol化合物NaCN中CN^-所含的π鍵數(shù)為2N_A，-CN中含有兩個(gè)原子、10個(gè)價(jià)電子，與-CN互為等電子體的分子有CO、N₂，氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得（CN）₂的化學(xué)方程式為2NaCN+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ （CN）₂+Na₂SO₄+MnSO₄+2H₂O，
故答案為：2N_A；CO、N₂；2NaCN+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ （CN）₂+Na₂SO₄+MnSO₄+2H₂O；
（5）根據(jù)均攤法可知晶胞中有鈉原子數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=3，鉀原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，所以合金的化學(xué)式為KNa₃，根據(jù)晶胞圖可知，每個(gè)K 原子周圍有6個(gè)鈉原子，所以晶胞中K 原子的配位數(shù)為6，晶胞中鈉原子和鉀原子體積之和為$\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）$，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，晶胞的邊長為鈉原子和鉀原子的直徑之和為2×（186pm+227pm），所以晶胞的體積為（2×186pm+2×227pm）³，晶體的空間利用率為$\frac{鈉原子與鉀原子的體積之和}{晶的體積}$×100%=$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%，
故答案為：KNa₃；6；$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，本題涉及結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、核外電子排布、分子空間構(gòu)型、等電子體、晶胞計(jì)算等，難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．