Question

18．用二氧化碳生產工產品，有利于二氧化碳的大量回收，二氧化碳和乙二醇在氧化鋅或鈦氧化物催化下可合成碳酸乙烯酯．

（1）基態(tài)鋅原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；每個ZnO晶胞（如圖1所示）中含O^2-的數(shù)目為2．
（2）鋅鹽水溶液中Zn²⁺可與H₂O之間形成[Zn（H₂O）₄]²⁺，其中提供空軌道的是Zn²⁺（填微粒符號）．
（3）碳酸乙烯酯中含有的σ鍵與π鍵數(shù)目之比為10：1． 
（4）陰離子X^-、Y^-、Z^-中只含有非金屬元素，它們與CO₂均互為等電子體，X^-、Y^-內只含有極性鍵，Z^-內含共價鍵和氫鍵，且Y^-的摩爾質量大于X^-的，則X^-的電子式為，Y^-的結構式為，Z^-的化學式為HF₂^-．
（5）某鈦氧化物的晶胞結構如圖2所示．
①寫出該鈦氧化物的化學式：TiO₂．
②NH₃和CO₂在含有鈦氧化物的某種催化劑作用下，可直接轉化為CO（NH₂）₂．CO（NH₂）₂中C原子的雜化軌道類型為sp²，組成CO（NH₂）₂的四種元素的第一電離能由小到大的順序為H＜C＜O＜N．
③已知該鈦氧化物晶體的密度為ag•cm^-1，N_A為阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值，則該晶胞的體積為$\frac{160}{a{N}_{A}}$cm³．

Answer 1

分析 （1）Zn原子核外電子數(shù)為30，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；利用均攤法計算晶胞中O^2-的數(shù)目；
（2）配離子中中心離子提供空軌道，配體提供孤對電子；
（3）根據(jù)碳酸乙烯酯的結構簡式可知，碳酸乙烯酯中酯基中有10個σ鍵，1個π鍵；
（4）原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微�；�為的等電子體；
（5）①根據(jù)均攤法計算晶胞中Ti、O原子數(shù)目，進而確定化學式；
②CO（NH₂）₂中C原子周圍有3個σ鍵，沒有孤電子對，據(jù)此判斷C的雜化軌道類型；同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
③晶胞中Ti原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，O原子數(shù)目為2+4×$\frac{1}{2}$=4，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞體積．

解答 解：（1）Zn原子核外電子數(shù)為30，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；每個ZnO晶胞中含O^2-的數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；2；
（2）Zn²⁺含有空軌道，H₂O含有孤電子對，故Zn²⁺提供空軌道，H₂O提供孤電子對，形成配離子[Zn（H₂O）₆]²⁺，
故答案為：Zn²⁺；
（3）根據(jù)碳酸乙烯酯的結構簡式可知，碳酸乙烯酯中酯基中有10個σ鍵，1個π鍵，所以σ鍵與π鍵數(shù)目之比為10：1，
故答案為：10：1；
（4）陰離子X^-、Y^-、Z^-中只含有非金屬元素，它們與CO₂均互為等電子體，則Z^-的化學式為HF₂^-，X^-、Y^-內只含有極性鍵，且Y^-的摩爾質量大于X^-的，則X^-為CNO^-，其電子式為，Y^-的為SCN^-，其結構式為，Z^-內含共價鍵和氫鍵，
故答案為：；；HF₂^-；
（5）①晶胞中Ti原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，O原子數(shù)目為2+4×$\frac{1}{2}$=4，則該晶體化學式為TiO₂，
故答案為：TiO₂；
②CO（NH₂）₂中C原子周圍有3個σ鍵，沒有孤電子對，所以C的雜化軌道類型為sp²，同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，C、H、N、O中N原子最外層為半充滿結構，較為穩(wěn)定，所以它們的第一電離能大小順序是I₁（N）＞I₁（O）＞I₁（C）＞I₁（H），
故答案為：sp²；H＜C＜O＜N；
③晶胞中Ti原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，O原子數(shù)目為2+4×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為$\frac{2×（48+32）}{N{\;}_{A}}$，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可知，晶胞體積為$\frac{\frac{2×（48+32）}{N{\;}_{A}}}{a}$cm³=$\frac{160}{a{N}_{A}}$cm³，
故答案為：$\frac{160}{a{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、化學鍵、雜化方式、等電子體、第一電離能、晶體類型與性質、晶胞結構與計算等，側重考查對基礎知識的應用，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．