Question

9．舉世矚目的中國探月工程三期再入返回試驗器于2014年10月24日凌晨成功發(fā)射，為實現(xiàn)月球采樣和首次地月往返踏出了成功的第一步．探月工程三期的主要目標是實現(xiàn)無人自動采樣返回，突破月面采樣、月面上升、月球軌道交會對接等核心關(guān)鍵技術(shù)．已知所用火箭推進劑為肼 （N₂H₄）和過氧化氫（H₂O₂），火箭箭體一般采用鈦合金材料．

請回答下列問題：
（1）N₂H₄、H₂O₂分子中電負性最大的元素在周期表中的位置為第二周期第ⅤⅠA族，第一電離能最大的元素為N．
（2）鈦的原子序數(shù)為22，其基態(tài)電子排布式示意圖為．
（3）1mol N₂H₄分子中含有的鍵數(shù)目為3.01×10²⁴．
（4）H₂O₂分子結(jié)構(gòu)如圖1，其中心原子雜化軌道為sp³，估計它難溶于CS₂，簡要說明原因H₂O₂為極性分子，CS₂為非極性溶劑，所以H₂O₂不能溶解在CS₂中．
（5）氮化硼其晶胞如圖2所示，則處于晶胞頂點上的原子的配位數(shù)為4，若立方氮化硼的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則兩個最近N原子間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 （1）N₂H₄、H₂O₂分子中N、H、O三種元素，氧元素的電負性最大，同周期從左向右第一電離能增大，從上向下第一電離能減小，據(jù)此答題；
（2）鈦的原子序數(shù)為22，根據(jù)核外電子排布規(guī)律畫出電子排布式示意圖；
（3）N₂H₄分子中氮氮之間有一個共價鍵，氮氫之間都有共價鍵，據(jù)此判斷共價鍵數(shù)目；
（4）根據(jù)H₂O₂分子中氧原子的價層電子對數(shù)判斷其中心原子雜化方式，根據(jù)相似相溶原理答題；
（5）根據(jù)氮化硼晶胞圖判斷處于晶胞頂點上的原子的配位數(shù)，根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞的體積，進而確定晶胞的邊長，晶體N原子位于晶胞體對角線的 $\frac{1}{4}$處，將體心與下底面相對的兩頂點相連可構(gòu)成等腰三角形，距離最近的兩個N原子相連的連線為該三角形的中位線，所以晶體中最近的兩個N原子的距離為底面對角線的一半．

解答 解：（1）N₂H₄、H₂O₂分子中N、H、O三種元素，氧元素的電負性最大，位于周期表中第二周期第ⅤⅠA族，同周期從左向右第一電離能增大，從上向下第一電離能減小，所以第一電離能最大的元素為N，
故答案為：第二周期第ⅤⅠA族；N；
（2）鈦的原子序數(shù)為22，核外電子排布式示意圖為，
故答案為：；
（3）N₂H₄分子中氮氮之間有一個共價鍵，氮氫之間都有共價鍵，所以1mol N₂H₄分子中含有的共價鍵數(shù)目為3.01×10²⁴，
故答案為：3.01×10²⁴；
（4）根據(jù)H₂O₂分子中氧原子的價層電子對數(shù)為$\frac{6+1+1}{2}$=4，所以氧原子雜化方式為sp³，H₂O₂為極性分子，CS₂為非極性溶劑，根據(jù)相似相溶原理，H₂O₂不能溶解在CS₂中，
故答案為：sp³；H₂O₂為極性分子，CS₂為非極性溶劑，所以H₂O₂不能溶解在CS₂中；
（5）根據(jù)圖知，頂點上的每個B原子和四個N原子形成共價鍵，所以B原子的配位數(shù)是4；該晶胞中N原子個數(shù)是4，B個數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞體積=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$=$\frac{100}{{N}_{A}ρ}$cm³，晶胞邊長=$\root{3}{\frac{100}{N{\;}_{A}ρ}}$cm，晶胞底面對角線長=$\sqrt{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$cm，晶體N原子位于晶胞體對角線的 $\frac{1}{4}$處，將體心與下底面相對的兩頂點相連可構(gòu)成等腰三角形，距離最近的兩個N原子相連的連線為該三角形的中位線，所以晶體中最近的兩個N原子的距離為底面對角線的一半，所以兩個最近N原子間的距離=$\frac{\sqrt{2}}{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$cm，
故答案為：4；$\frac{\sqrt{2}}{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、物質(zhì)的性質(zhì)、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．