Question

【題目】2016 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予在“分子機(jī)器設(shè)計(jì)和合成”領(lǐng)域有突出成就的三位科學(xué)家，其研究對(duì)象之一“分子開(kāi)關(guān)”即與大環(huán)主體分子苯芳烴、硫或氮雜環(huán)杯芳烴等有關(guān)。回答下列問(wèn)題：

（1）對(duì)叔丁基杯[4]芳烴(如圖Ⅰ所示)可用于ⅢB 族元素對(duì)應(yīng)離子的萃取，如La3+、Sc2+。寫(xiě)出基態(tài)二價(jià) 鈧離子(Sc2＋)的核外電子排布式：____，其中電子占據(jù)的軌道數(shù)為_____個(gè)。

（2）對(duì)叔丁基杯[4]芳烴由4個(gè)羥基構(gòu)成杯底，其中羥基氧原子的雜化方式為_____，羥基間的相互作用力為_____。

（3）不同大小苯芳烴能識(shí)別某些離子，如：N3-、SCN等。一定條件下，SCN與 MnO2反應(yīng)可得到(SCN)2，試寫(xiě)出(SCN)2的結(jié)構(gòu)式_______。

（4）NH3分子在獨(dú)立存在時(shí) H－N－H 鍵角為 106.7°。 [Zn(NH3)6]2+離子中 H－N－H 鍵角變?yōu)?/span> 109.5°，其原因是：_________________________。

（5）已知 C60 分子結(jié)構(gòu)和 C60 晶胞示意圖(如圖Ⅱ、圖Ⅲ所示)：則一個(gè) C60 分子中含有σ鍵的個(gè)數(shù)為______，C60 晶體密度的計(jì)算式為____gcm3。(NA 為阿伏伽德羅常數(shù) 的值)

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1 10 sp3 氫鍵 N≡C—S—S—C≡N 氨分子與Zn2＋形成配合物后，孤對(duì)電子與Zn2＋成鍵，原孤對(duì)電子與鍵對(duì)電子間的排斥作用變?yōu)殒I對(duì)電子間的排斥，排斥減弱，故H－N－H鍵角變大 90

【解析】

(1)Sc為21號(hào)元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，失去4s能級(jí)2個(gè)電子形成Sc2+；

(2)羥基中O原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤電子對(duì)，據(jù)此分析解答；

(3) N3-和SCN-互為等電子體，根據(jù)等電子體的結(jié)構(gòu)相似，分析書(shū)寫(xiě)(SCN)2 的結(jié)構(gòu)式；

(4)根據(jù)孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力分析解答；

(5)每個(gè)碳原子形成3個(gè)σ鍵，每個(gè)σ鍵為2個(gè)碳原子共有，則平均每個(gè)碳原子形成1.5個(gè)σ鍵；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C60分子數(shù)目，計(jì)算晶胞質(zhì)量，晶體密度=晶胞質(zhì)量÷晶胞體積。

(1)Sc為21號(hào)元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，失去4s能級(jí)2個(gè)電子形成Sc2+，Sc2+核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d1，其中電子占據(jù)3個(gè)s軌道、6個(gè)p軌道、1個(gè)d軌道，共占據(jù)軌道數(shù)目為10個(gè)，故答案為：1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1；10；

(2) 羥基中O原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目=2+2=4，O原子采用sp3雜化，羥基之間能夠形成氫鍵，故答案為：sp3；氫鍵；

(3) N3-和SCN-互為等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似，SCN-中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2，為直線形結(jié)構(gòu)，所以N3-為直線形結(jié)構(gòu)； (SCN)2 分子中S-C原子之間為共價(jià)單鍵、C和N原子之間存在共價(jià)三鍵，其結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，故答案為：N≡C-S-S-C≡N；

(4)NH3分子中N原子的孤電子對(duì)進(jìn)入Zn2+的空軌道形成配位鍵后，原孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的排斥作用變?yōu)槌涉I電子對(duì)間的排斥，排斥作用減弱，故NH3形成配合物后H-N-H鍵角變大，故答案為：NH3分子中N原子的孤電子對(duì)進(jìn)入Zn2+的空軌道形成配位鍵后，原孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的排斥作用變?yōu)槌涉I電子對(duì)間的排斥，排斥作用減弱，故H-N-H鍵角變大；

(5)每個(gè)碳原子形成3個(gè)σ鍵，每σ鍵為2個(gè)碳原子共有，則平均每個(gè)碳原子形成1.5個(gè)σ鍵，則一個(gè)C60分子中含有σ鍵個(gè)數(shù)為1.5×60=90，晶胞中C60分子數(shù)目=8×+6×=4，晶胞質(zhì)量=g，晶體密度== g/cm3= g/cm3，故答案為：90；。