Question

【題目】離子液體是一類具有很高應(yīng)用價(jià)值的綠色溶劑和催化劑，其中的EMIM+離子由H、C、N三種元素組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。回答下列問(wèn)題：

(1)碳原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為__________，基態(tài)碳原子中，核外電子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖為_________形。

(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，NH3、NO3-、NO2-中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他兩種粒子的是_______。NH3比PH3的沸點(diǎn)高，原因是_________。

(3)氮元素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的原因是____________。

(4)EMIM+離子中，碳原子的雜化軌道類型為______。分子中的大π鍵可用符號(hào)表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)（如苯分子中的大π鍵可表示為），則EMIM+離子中的大π鍵應(yīng)表示為________。

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。立方氮化硼屬于_______晶體，其中硼原子的配位數(shù)為_______。已知：立方氮化硼密度為dg/cm3，B原子半徑為xpm，N原子半徑為ypm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶胞中原子的空間利用率為________（列出化簡(jiǎn)后的計(jì)算式）。

Answer 1

【答案】 啞鈴 NH3 氨分子間存在氫鍵 基態(tài)氮原子電子占據(jù)的最高能級(jí)為半充滿，較穩(wěn)定 sp2、sp3 原子 4 ×100%

【解析】

(1)碳原子價(jià)電子數(shù)為4，價(jià)電子排布式為2s22p2，所以價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為；基態(tài)碳原子核外電子占據(jù)的最高能級(jí)為2p，p的電子云輪廓圖為啞鈴形；

(2)NH3中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=4，NO3-中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+；NO2-中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+，所以中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他其他兩種粒子的是NH3；NH3比PH3的沸點(diǎn)高是因?yàn)榘狈肿娱g存在氫鍵；

(3)VA族比同周期相鄰元素都大，是因?yàn)樽罡吣芗?jí)p軌道上電子數(shù)為特殊的半充滿狀態(tài)，能量低、較穩(wěn)定；

(4)根據(jù)圖(b)N5-中鍵總數(shù)為5個(gè)，根據(jù)信息，N5-有6個(gè)電子可形成大π鍵，可用符號(hào)Π56表示；

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，晶體類型類似于金剛石，是原子晶體；晶胞中每個(gè)N原子連接4個(gè)B原子，氮化硼化學(xué)式BN，所以晶胞中每個(gè)B原子也連接4個(gè)N原子，即硼原子的配位數(shù)為4；晶胞中N原子數(shù)為4，B原子數(shù)=8×，晶胞的質(zhì)量m=，晶胞的體積V==，B、N原子總體積V｀=4×[]=cm3，晶胞中原子的空間利用率=×100%=×100%。