Question

12．物質結構決定物質性質．回答下列問題：
（1）下列說法正確的是⑤
①按電子排布特點把元素周期表里的元素分成5個區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)和ds區(qū)．非金屬元素（包括稀有氣體）都位于p區(qū)，過渡元素都位于d區(qū)．
②雜化軌道只用于形成σ鍵，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵．
③分子晶體的構成微粒為分子，分子晶體中相鄰分子間僅靠范德華力相互吸引．
④晶體與非晶體的本質區(qū)別是：晶體具有各向異性，而非晶體則具有各向同性
⑤氫鍵的鍵長是指X-H…Y的長度
（2）南師大結構化學實驗室合成了一種多功能材料--對硝基苯酚水合物（化學式為C₆H₅NO₃•1.5H₂O）．實驗表明，加熱至94℃時該晶體能失去結晶水，由黃色變成鮮亮的紅色，在空氣中溫度降低又變?yōu)辄S色，具有可逆熱色性；同時實驗還表明它具有使激光倍頻的二階非線性光學性質．
①晶體中四種基本元素的電負性由大到小的順序是O＞N＞C＞H．
②對硝基苯酚水合物失去結晶水的過程中，破壞的微粒間作用力是氫鍵．
（3）科學家把NaNO₃和Na₂O在一定條件下反應得到一種白色晶體，已知其中陰離子與SO₄^2-互為等電子體，且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結構．該陰離子的電子式是，其中心原子N的雜化方式是sp³．
（4）在金剛石晶體的一個晶胞中，含有8個碳原子．在二氧化硅晶體的一個晶胞中，含有32個化學鍵．原子晶體不能形成最密堆積結構，原因是原子晶體是原子之間是以共價鍵結合的，共價鍵有飽和性和方向性，一個原子不能形成12條共價鍵，所以原子晶體就不能形成配位數是12的最密堆積結構．
（5）已知氮化硼（BN）晶體有多種晶型，其中立方氮化硼是與金剛石的構型類似的一種晶體，則氮化硼晶體中B-N-B之間的夾角是109°28′（填角度）．若氮化硼晶體的密度為3.52g•cm^-3，則B-N鍵的鍵長是$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×10¹⁰pm pm（只要求列算式，不必計算出數值，阿伏加德羅常數為N_A）．

Answer 1

分析 （1）①根據最后排入電子名稱把元素周期表里的元素分成5個區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)和ds區(qū)；非金屬元素（包括稀有氣體）位于p區(qū)和s區(qū)，過渡元素位于d區(qū)和ds、f區(qū)；
②雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子；
③分子晶體的構成微粒為分子，分子晶體中相鄰分子間靠范德華力相互作用，能形成氫鍵的物質中分子間還存在氫鍵；
④晶體與非晶體的本質區(qū)別是：其內部粒子在空間上是否按一定規(guī)律做周期性重復排列；
⑤氫鍵的鍵長是指X-H…Y的長度；
（2）①晶體中四種基本元素是C、N、O、H元素，元素得電子能力越強，其電負性越大；
②對硝基苯酚水合物失去結晶水的過程中，破壞的微粒間作用力是氫鍵；
（3）科學家把NaNO₃和Na₂O在一定條件下反應得到一種白色晶體，已知其中陰離子與SO₄^2-互為等電子體，且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結構．該陰離子是NO₄^3-；根據價層電子對互斥理論判斷其中心原子N的雜化方式；
（4）在金剛石晶體的一個晶胞中，含有碳原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
在二氧化硅晶體的一個晶胞中，一個Si原子含有4個Si-O鍵，該晶胞中Si原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
原子晶體不能形成最密堆積結構，原因是原子晶體是原子之間是以共價鍵結合的，共價鍵有飽和性和方向性，一個原子不能形成12條共價鍵；
（5）一個B原子和四個N原子形成正四面體結構，鍵角為109°28′；該晶胞中B、N原子個數都是4，
若氮化硼晶體的密度為3.52g•cm^-3，晶胞體積=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，B-N鍵的鍵長是晶胞體長的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）①根據最后排入電子名稱把元素周期表里的元素分成5個區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)和ds區(qū)；非金屬元素（包括稀有氣體）位于p區(qū)和s區(qū)，如H元素位于s區(qū)，過渡元素位于d區(qū)和ds、f區(qū)，故錯誤；
②雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子，故錯誤；
③分子晶體的構成微粒為分子，分子晶體中相鄰分子間靠范德華力相互作用，相互作用包含吸引力和排斥力，能形成氫鍵的物質中分子間還存在氫鍵，故錯誤；
④晶體與非晶體的本質區(qū)別是：其內部粒子在空間上是否按一定規(guī)律做周期性重復排列，故錯誤；
⑤氫鍵的鍵長是指X-H…Y的長度，故正確；
故選⑤；
（2）①晶體中四種基本元素是C、N、O、H元素，元素得電子能力越強，其電負性越大，得電子能力強弱順序是O＞N＞C＞H，所以電負性大小順序是O＞N＞C＞H，故答案為：O＞N＞C＞H；
②對硝基苯酚水合物失去結晶水的過程中，破壞的微粒間作用力是氫鍵，故答案為：氫鍵；
（3）科學家把NaNO₃和Na₂O在一定條件下反應得到一種白色晶體，已知其中陰離子與SO₄^2-互為等電子體，且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結構．該陰離子是NO₄^3-，其電子式為；
該微粒中N原子價層電子對個數是4且不含孤電子對，所以其中心原子N的雜化方式為 sp³，
故答案為：； sp³；
（4）在金剛石晶體的一個晶胞中，含有碳原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
在二氧化硅晶體的一個晶胞中，一個Si原子含有4個Si-O鍵，該晶胞中Si原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，所以每個晶胞中共價鍵數目是32；
原子晶體不能形成最密堆積結構，原因是原子晶體是原子之間是以共價鍵結合的，共價鍵有飽和性和方向性，一個原子不能形成12條共價鍵，所以原子晶體不能形成最密堆積結構，
故答案為：8；32；原子晶體是原子之間是以共價鍵結合的，共價鍵有飽和性和方向性，一個原子不能形成12條共價鍵，所以原子晶體就不能形成配位數是12的最密堆積結構；
（5）一個B原子和四個N原子形成正四面體結構，鍵角為109°28′；該晶胞中B、N原子個數都是4，
若氮化硼晶體的密度為3.52g•cm^-3，晶胞體積=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，B-N鍵的鍵長是晶胞體長的$\frac{1}{4}$，則晶胞中B
-N鍵的鍵長=$\sqrt{3}×$$\root{3}{\frac{\frac{25×4}{{N}_{A}}}{3.52}}×\frac{1}{4}$×10¹⁰pm=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：109°28′；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、電負性、等電子體等知識點，側重考查分析計算及空間現(xiàn)象能力，熟練掌握晶胞計算方法及價層電子對互斥理論，難點是晶胞計算．