Question

【題目】我國部分城市灰霾天占全年一半,引起灰霾的 PM2.5 微細(xì)粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有機顆粒物及揚塵等。通過測定灰霾中鋅等重金屬的含量,可知目前造成我國灰霾天氣的原因主要是交通污染。

（1）Zn2＋在基態(tài)時核外電子排布式為_____。

（2）NO3-的立體構(gòu)型是_____。

（3）PM2.5 含有大量的有毒、有害物質(zhì),易引發(fā)二次光化學(xué)煙霧污染,光化學(xué)煙霧中含有 NOx、O3、CH2=CH—CHO、HCOOH、CH3COOONO2（PAN）等二次污染物。

①下列說法正確的是_____。

A.N2O 結(jié)構(gòu)式可表示為 N=N=O

B.O3 分子呈直線形

C.CH2=CH—CHO 分子中碳原子均采用 sp2 雜化

D.相同壓強下,HCOOH 沸點比 CH3OCH3高，說明前者是極性分子，后者是非極性分子

②1 mol PAN 中含σ鍵數(shù)目為_____(用含 NA的式子表示)。

③NO 能被 FeSO4 溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,該配合物中心離子的配位數(shù)為_____(填數(shù)字)。

（4）測定大氣中 PM2.5 的濃度方法之一是β-射線吸收法,β-射線放射源可用 85Kr,已知 Kr晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,設(shè)晶體中與每個 Kr 原子相緊鄰的 Kr 原子有 m 個,晶胞中含 Kr

原子為 n 個,則m/n=___(填數(shù)字)。

（5）水分子的立體結(jié)構(gòu)是_____，水分子能與很多金屬離子形成配合物，其原因是在氧原子上有__________。

（6）冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞（其晶胞結(jié)構(gòu)如圖,其中空心所示原子位于立方體的 頂點或面心,實心球所示原子位于立方體內(nèi)）類似。每個冰晶胞平均占有_____個水分子。 冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同的原因是_________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d10平面三角形AC0NA63V 形孤電子對8C 原子與 O 原子都為 sp3 雜化,且氫鍵和共價鍵都具有方向性和飽和性

【解析】

（1）Zn是30號元素，其原子核外有30個電子，失去兩個電子生成鋅離子，Zn2+基態(tài)核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布式；

（2）根據(jù)VSEPR理論和雜化軌道理論判斷NO3-的空間構(gòu)型；
（3）①A、N2O與CO2互為等電子體，二者形成的化學(xué)鍵相似，據(jù)此答題；B、O3與SO2互為等電子體，據(jù)此答題；C、CH2=CH-CHO中每個碳原子均形成兩個單鍵和一個雙鍵，故均為sp2雜化，據(jù)此答題；D、HCOOH分子間能形成氫鍵，CH3OCH3不能形成分子間氫鍵，據(jù)此答題；
②一個單鍵就是一個σ鍵，一個雙鍵中含有一個σ鍵，一個π鍵；

③配體位于方括號中，由1個NO和5個H2O構(gòu)成。
（4）以頂點為計算，與之相鄰的最近的Kr位于三個面心上，而頂點的原子為8個立方體共有，每個面心上的Kr為兩個立方體共有，故與每個Kr原子相緊鄰的Kr原子有3×4=12，晶胞中含Kr原子為8×1/8+6×1/2=4，然后求出比值；

（5）根據(jù)σ鍵數(shù)目和孤電子對數(shù)判斷分子的立體構(gòu)型；水分子能與很多金屬離子形成配合物，其原因是在氧原子上有孤對電子，金屬離子有空軌道，能形成配位鍵；

（6）由圖可知，水位于晶胞的頂點、面心和晶胞內(nèi)，利用均攤法計算；金剛石中，C原子為sp3雜化，而冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同，說明C原子與O原子都為sp3雜化，且氫鍵和共價鍵都具有方向性和飽和性。

（1）Zn為30號元素，所以Zn2+在基態(tài)時核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；

因此，本題正確答案是：1s22s22p63s23p63d10；
（2）對于NO3-，根據(jù)VSEPR理論，中心N原子的配位原子數(shù)3，孤電子對數(shù)為0，則價電子對數(shù)為3+0=3，根據(jù)雜化軌道理論，中心N原子為sp2雜化，則其空間構(gòu)型為平面三角形；

因此，本題正確答案是：平面三角形；
（3）①A、N2O與CO2互為等電子體，二者形成的化學(xué)鍵相似，故N2O結(jié)構(gòu)式可表示為N=N=O，A正確；

B、O3與SO2互為等電子體，為V形分子，B錯誤；

C、CH2=CH-CHO中每個碳原子均形成兩個單鍵和一個雙鍵，故均為sp2雜化，C正確；

D、HCOOH分子間可以形成氫鍵，CH3OCH3分子間只有范德華力，氫鍵的作用強于范德華力，所以HCOOH沸點比CH3OCH3高，與分子的極性無關(guān)，D錯誤。

答案選AC；
②PAN中所有單鍵均為σ鍵，雙鍵中有一個為σ鍵，-NO2的結(jié)構(gòu)為，所以PAN（CH3COOONO2）分子中含有10個σ鍵，則1mo1PAN含σ鍵數(shù)目為10 NA（或10×6.02×1023或6.02×1022）。
③配體位于方括號中，由1個NO和5個H2O構(gòu)成，則配位數(shù)為6。

因此，本題正確答案是：AC；10NA；6；
（4）根據(jù)均攤法，以頂點計算，與之相鄰最近的Kr位于三個面心上，而頂點的原子為8個立方體共有，每個面心上的Kr為兩個立方體共有，故最近的Kr為3×8/2=12，晶胞中Kr有8×1/8+6×1/2=4，兩者比值為12：4=3。
因此，本題正確答案是：3；

（5）水分子中含有2個σ鍵，孤電子對數(shù)==2，所以水分子的立體構(gòu)型為V型，水分子能與很多金屬離子形成配合物，其原因是在氧原子上有孤對電子，金屬離子有空軌道，能形成配位鍵；

因此，本題正確答案是：V形；孤電子對；
（6）每個冰晶胞平均含有水分子數(shù)為：8×+6×+4=8（其中頂點為8個，面心為6個，晶胞內(nèi)有4個）；金剛石中，C原子為sp3雜化，而冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同，說明C原子與O原子都為sp3雜化，且氫鍵和共價鍵都具有方向性和飽和性；

因此，本題正確答案是：8 ；C原子與O原子都為sp3雜化，且氫鍵和共價鍵都具有方向性和飽和性。