Question

【題目】一種Ru配合物與g—C3N4復(fù)合光催化劑將CO2還原為HCOOH的原理示意圖如圖。

（1）Ru基態(tài)原子價(jià)電子排布式為4d75s1，寫出該元素在元素周期表中的位置___，屬于___區(qū)。

（2）HCOOH中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比是___，HCOOH的沸點(diǎn)比CO2高的原因___。

（3）紫外光的光子所具有的能量約為399kJ·mol1。根據(jù)下表有關(guān)蛋白質(zhì)分子中重要化學(xué)鍵的信息，說明人體長時(shí)間照射紫外光后皮膚易受傷害的原因__。

（4）已知和中所有原子均共面，其中氮原子較易形成配位鍵的是___（填“前者”或“后者”）。

（5）下列狀態(tài)的氮、氧原子中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是___（填序號(hào)，下同），最小的是___(填序號(hào))。

A.氮

B.氧

C.氧

D.氧

（6）一種類石墨的聚合物半導(dǎo)體g—C3N4，其單層平面結(jié)構(gòu)如圖1，晶胞結(jié)構(gòu)如圖2。

①g—C3N4中氮原子的雜化類型是__；

②根據(jù)圖2，在圖1中用平行四邊形畫出一個(gè)最小重復(fù)單元___；

③已知該晶胞的體積為Vcm3，中間層原子均在晶胞內(nèi)部，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則g—C3N4的密度為__g·cm-3。

Answer 1

【答案】第五周期Ⅷ族 d 4：1 HCOOH分子間易形成氫鍵 紫外光的光子所具有的能量比蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵鍵能大，長時(shí)間照射使化學(xué)鍵斷裂，從而破壞蛋白質(zhì)分子 后者 C D sp2雜化 或

【解析】

（1）由Ru基態(tài)原子價(jià)電子排布式為4d75s1可知，Ru元素位于周期表第五周期Ⅷ族，屬于d區(qū)；

（2）碳原子形成的單鍵全是σ鍵，形成的雙鍵有一個(gè)是σ鍵、一個(gè)是π鍵，HCOOH分子中含有4個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，HCOOH和CO2均為分子晶體，HCOOH分子中含有羧基，分子間能形成氫鍵，而二氧化碳分子間不能形成氫鍵；

（3）紫外光的光子所具有的能量約為399kJ/mol，比蛋白質(zhì)分子中C-C、C-N和C-S的鍵能都大；

（4）中N原子參與形成大π鍵，不易給出電子對(duì)形成配位鍵，中N原子有一對(duì)孤電子，容易給出電子對(duì)形成配位鍵；

(5)同一元素的原子，電離最外層一個(gè)電子所需能量：激發(fā)態(tài)原子<基態(tài)的第一電離能<第二電離能；當(dāng)能級(jí)處于全滿、半滿、全空時(shí)，較穩(wěn)定，電離最外層一個(gè)電子需要的能量高；

(6)①該物質(zhì)中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3；

②由圖2可知，重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元為六元環(huán)和外加三個(gè)N原子形成的結(jié)構(gòu)；

③由均攤法計(jì)算可得。

（1）由Ru基態(tài)原子價(jià)電子排布式為4d75s1可知，Ru元素位于周期表第五周期Ⅷ族，屬于d區(qū)，故答案為：第五周期Ⅷ族，d；

（2）碳原子形成的單鍵全是σ鍵，形成的雙鍵有一個(gè)是σ鍵，一個(gè)是π鍵，HCOOH分子中含有4個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，則HCOOH分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比是4:1；HCOOH和CO2均為分子晶體，HCOOH分子中含有羧基，分子間能形成氫鍵，而二氧化碳分子間不能形成氫鍵，故HCOOH的沸點(diǎn)比CO2高，故答案為：4:1；HCOOH分子間易形成氫鍵；

（3）紫外光的光子所具有的能量約為399kJ/mol，比蛋白質(zhì)分子中C-C、C-N和C-S的鍵能都大，長時(shí)間照射紫外光能使蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵斷裂，從而破壞蛋白質(zhì)分子，故答案為：紫外光的光子所具有的能量比蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵鍵能大，長時(shí)間照射使化學(xué)鍵斷裂，從而破壞蛋白質(zhì)分子；

（4）中N原子參與形成大π鍵，不易給出電子對(duì)形成配位鍵，而中N原子有一對(duì)孤電子，容易給出電子對(duì)形成配位鍵，則后者分子中氮原子較易形成配位鍵，故答案為：后者；

（5）微粒的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，電離最外層一個(gè)電子所需能量越高，

A. 為基態(tài)N原子的軌道表示式，2p能級(jí)半充滿、較穩(wěn)定；

B. 為基態(tài)O原子的軌道表示式，失去1個(gè)電子為O的第一電離能；

C. 失去最外層一個(gè)電子為O的第二電離能；

D. 為激發(fā)態(tài)O原子；

同一元素的原子，電離最外層一個(gè)電子所需能量：激發(fā)態(tài)原子<基態(tài)的第一電離能<第二電離能；當(dāng)能級(jí)處于全滿、半滿、全空時(shí)，較穩(wěn)定，電離最外層一個(gè)電子需要的能量高，則電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是C，最小的是D，故答案為：C；D；

（6）①該物質(zhì)中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷N原子雜化類型為sp2雜化，故答案為：sp2雜化；

②由圖2可知，重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元為六元環(huán)和外加三個(gè)N原子形成的結(jié)構(gòu)，最小重復(fù)單元如圖所示：或，故答案為：或；

③由均攤法可知，該晶胞中N原子個(gè)數(shù)=8×+8×+2×+4=8，C原子個(gè)數(shù)=3+6×=6，1個(gè)晶胞的質(zhì)量=，密度ρ=g.cm-3，故答案為：。