Question

【題目】已知肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑過氧化氫常用作火箭燃料,火箭部分構(gòu)件采用鈦合金材料。請回答下列問題:

（1）N2H4、H2O2的組成元素中第一電離能最大的是______。

（2）鈦元素基態(tài)原子的核外電子排布式為_____________________。

（3）1 mol N2H4分子中所含極性鍵的數(shù)目為___________。

（4）H2O2受熱易分解為H2O,H2O的空間構(gòu)型為_______,其中心原子的雜化軌道類型為_________。

（5）H2S和H2O2的主要物理性質(zhì)如下表所示:

物質(zhì)	熔點(diǎn)/K	沸點(diǎn)/K	水中溶解度(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
H2S	187	202	每升水中溶解2.6 L
H2O2	272	423	以任意比互溶

造成上述熔沸點(diǎn)和溶解度差異的主要原因分別是_______________和________________。

（6）氧化鎂和氮化硼均可用作返回艙的熱屏蔽材料,晶格能:氧化鎂_______(填“大于”或“小于”)氧化鈣。

（7）立方氮化硼的晶胞如圖所示。處于晶胞頂點(diǎn)的原子的配位數(shù)為______。若晶胞邊長為a cm,則立方氮化硼的密度是________________g·cm-3。(只要求列出算式,設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)

Answer 1

【答案】N 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 2.41×1024 V形 sp3 H2O2分子之間存在氫鍵,所以H2O2的熔、沸點(diǎn)高于H2S H2O2與H2O分子之間也可形成氫鍵,故H2O2在水中的溶解度大于H2S 大于 4

【解析】

（1）N、H、O元素中氮元素2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能最大。

（2）鈦元素為第22號元素，根據(jù)素基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d24s2。

（3）每個N2H4分子中，兩個氮原子之間有一個非極性共價鍵，氮原子和氫原子間有4個極性共價鍵。

（4）H2O中氧原子形成2個氫氧鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4。

（5）H2O2分子間形成氫鍵，所以沸點(diǎn)高于H2S。H2O2和H2O分子之間也形成氫鍵，增大溶解度。

（6）離子所帶電荷數(shù)相等，離子半徑越小，晶格能越大。

（7）以B原子為中心，距離最近且相等的N原子有4個，N原子距離最近且相等的B原子也有4個，B原子配位數(shù)為4，N原子配位數(shù)也是4。根據(jù)均攤法計算晶胞中氮、硼原子個數(shù)，晶胞質(zhì)量，晶胞體積，再計算立方氮化硼的密度。

（1）N2H4、H2O2的組成元素中，氮元素2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能最大。答案為N。

（2）鈦元素為第22號元素，根據(jù)素基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d24s2。

（3）每個N2H4分子中，氮原子和氫原子間有4個極性共價鍵，1 mol N2H4分子中所含極性鍵的數(shù)目為4×6.02×1023=2.408×1024≈2.4×1024。

（4）H2O中氧原子形成2個氫氧鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，H2O的空間構(gòu)型為V形，其中心原子的雜化軌道類型為sp3。

（5）造成上述熔沸點(diǎn)和溶解度差異的主要原因分別是：H2O2分子之間存在氫鍵,所以H2O2的熔、沸點(diǎn)高于H2S；H2O2與H2O分子之間也可形成氫鍵,故H2O2在水中的溶解度大于H2S。

（6）鎂離子半徑小于鈣離子半徑，所帶電荷數(shù)相等，所以晶格能:氧化鎂大于氧化鈣。

（7）以B原子為中心，距離最近且相等的N原子有4個，N原子距離最近且相等的B原子也有4個，B原子配位數(shù)為4，N原子配位數(shù)也是4。根據(jù)均攤法計算晶胞中氮、硼原子個數(shù)，一個立方氮化硼的晶胞鐘含有4個氮原子，4個B原子，晶胞質(zhì)量g=g，晶胞體積(a×10-10)3cm3，立方氮化硼的密度g÷(a×10-10)3cm3 = g·cm-3。