Question

18．2015年，中國(guó)藥學(xué)家屠呦呦獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，其突出貢獻(xiàn)是創(chuàng)制新型抗瘧藥青蒿素和雙氫青蒿素．青蒿素是從黃花蒿中提取得到的一種無色針狀晶體，雙氫青蒿素是青蒿素的重要衍生物，抗瘧疾療效優(yōu)于青蒿素．請(qǐng)回答下列問題：

（1）組成青蒿素的三種元素電負(fù)性由大到小排序是O＞C＞H，畫出基態(tài)O原子的價(jià)電子排布圖；
（2）一個(gè)青蒿素分子中含有7個(gè)手性碳原子；
（3）雙氫青蒿素的合成一般是用硼氫化鈉（NaBH₄）還原青蒿素．硼氫化物的合成方法有：
2LiH+B₂H₆=2LiBH₄4NaH+BF₃═NaBH₄+3NaF①寫出BH₄^-的等電子體CH₄、NH₄⁺（分子、離子各寫一種）；
②1976年，美國(guó)科學(xué)家利普斯康姆（W．N．Lipscomb）因提出多中心鍵的理論解釋B₂H₆的結(jié)構(gòu)而獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．B₂H₆分子結(jié)構(gòu)如圖，2個(gè)B原子和一個(gè)H原子共用2個(gè)電子形成3中心二電子鍵，中間的2個(gè)氫原子被稱為“橋氫原子”，它們連接了2個(gè)B原子．則B₂H₆分子中有2種共價(jià)鍵，B原子的雜化方式為sp³；
③NaBH₄的陰離子中一個(gè)B原子能形成4個(gè)共價(jià)鍵，而冰晶石（Na₃AlF₆）的陰離子中一個(gè)Al原子可以形成6個(gè)共價(jià)鍵，原因是B原子價(jià)電子層上沒有d軌道，Al原子價(jià)電子層上有d軌道；
④NaH的晶胞如圖，則NaH晶體中陽(yáng)離子的配位數(shù)是6；設(shè)晶胞中陰、陽(yáng)離子為剛性球體且恰好相切，求陰、陽(yáng)離子的半徑比$\frac{r（-）}{r（+）}$=0.414．

Answer 1

分析 （1）組成青蒿素的三種元素為H、C、O，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大；基態(tài)O原子最外層有6個(gè)電子，即價(jià)電子數(shù)為6，據(jù)此畫出電子排布圖；
（2）碳原子周圍連有四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)即為手性碳，結(jié)合青蒿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式判斷；
（3）①原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體；
②根據(jù)B₂H₆分子的結(jié)構(gòu)可知，B₂H₆分子中有B-H共價(jià)鍵，另外還3中心二電子鍵，每個(gè)B原子周圍有4個(gè)共價(jià)鍵，據(jù)此判斷雜化方式；
③B原子核外層只有兩個(gè)電子層，L層上沒有d軌道，而Al原子核外層只有三個(gè)電子層，M層上有d軌道，據(jù)此答題；
④根據(jù)NaH的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，NaH晶體中每個(gè)鈉離子周圍有6個(gè)氫負(fù)離子，設(shè)晶胞中陰、陽(yáng)離子為剛性球體且恰好相切，如圖所示，則NaH晶體中陰陽(yáng)離子的最短距離為a的一半即 $\frac{a}{2}$，陽(yáng)離子的半徑為對(duì)角線的 $\frac{1}{4}$，即為 $\frac{\sqrt{2}}{4}$a，所以陰離子的半徑為即 $\frac{a}{2}$-$\frac{\sqrt{2}}{4}$a，據(jù)此計(jì)算陰、陽(yáng)離子的半徑比．

解答 解：（1）組成青蒿素的三種元素為H、C、O，元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越強(qiáng)，非金屬性：O＞C＞H，則H、C、O三種元素的電負(fù)性由大到小的順序是O＞C＞H，基態(tài)O原子最外層有6個(gè)電子，即價(jià)電子數(shù)為6，所以氧原子的價(jià)電子的排布圖為，
故答案為：O＞C＞H；；
（2）碳原子周圍連有四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)即為手性碳，根據(jù)青蒿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，青蒿素分子中含有7個(gè)手性碳原子，
故答案為：7；
（3）①原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體，所以與BH₄^-的等電子體的分子為CH₄，離子為NH₄⁺，
故答案為：CH₄、NH₄⁺；
②根據(jù)B₂H₆分子的結(jié)構(gòu)可知，B₂H₆分子中有B-H共價(jià)鍵，另外還3中心二電子鍵，所以B₂H₆分子中有2種共價(jià)鍵，每個(gè)B原子周圍有4個(gè)共價(jià)鍵，所以B原子的雜化方式為sp³，
故答案為：2；sp³；
③B原子核外層只有兩個(gè)電子層，所以B原子價(jià)電子層上沒有d軌道，而Al原子核外層只有三個(gè)電子層，Al原子價(jià)電子層上有d軌道，所以NaBH₄的陰離子中一個(gè)B原子能形成4個(gè)共價(jià)鍵，而冰晶石（Na₃AlF₆）的陰離子中一個(gè)Al原子可以形成6個(gè)共價(jià)鍵，
故答案為：B原子價(jià)電子層上沒有d軌道，Al原子價(jià)電子層上有d軌道；
④根據(jù)NaH的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，NaH晶體中每個(gè)鈉離子周圍有6個(gè)氫負(fù)離子，所以NaH晶體中陽(yáng)離子的配位數(shù)是6，設(shè)晶胞中陰、陽(yáng)離子為剛性球體且恰好相切，如圖所示，則NaH晶體中陰陽(yáng)離子的最短距離為a的一半即 $\frac{a}{2}$，陽(yáng)離子的半徑為對(duì)角線的 $\frac{1}{4}$，即為 $\frac{\sqrt{2}}{4}$a，所以陰離子的半徑為即 $\frac{a}{2}$-$\frac{\sqrt{2}}{4}$a，所以陰離子半徑與陽(yáng)離子半徑之比為  $\frac{\frac{a}{2}-\frac{\sqrt{2}}{4}a}{\frac{\sqrt{2}a}{4}}$=$\sqrt{2}$-1=0.414，
故答案為：6；0.414．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了晶胞的計(jì)算、核外電子排布、電負(fù)性、等電子體等知識(shí)點(diǎn)，晶胞結(jié)構(gòu)對(duì)學(xué)生的空間想象有一定的要求，注意根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算陰陽(yáng)離子半徑比的方法，難度中等．．