Question

【題目】碳、磷、硫等元素形成的單質(zhì)和化合物在生活、生產(chǎn)中有重要的用途。

(1)下列氮原子的電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量由低到高的順序是___(填字母)。

A. B.

C. D.

(2)P4S3可用于制造火柴，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示：

①P4S3分子中硫原子的雜化軌道類型為___。

②1molP4S3分子中含有的孤電子對(duì)的數(shù)目為___對(duì)。

(3)科學(xué)家合成了一種陽離子“N5n+”，其結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，5個(gè)N排成“V”形，每個(gè)N都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且含有2個(gè)氮氮三鍵，此后又合成了一種含有“N5n+”的化學(xué)式為“N8”的離子晶體(該晶體中每個(gè)N原子都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu))，N8的電子式為___。(CN)2中鍵與鍵之間的夾角為180°，并有對(duì)稱性，分子中每個(gè)原子的最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式為___。

(4)直鏈多磷酸根陰離子是由兩個(gè)或兩個(gè)以上磷氧四面體通過共用頂角氧原子連接起來的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。則由n個(gè)磷氧四面體形成的這類磷酸根離子的通式為___。

(5)碳酸鹽中的陽離子不同，熱分解溫度就不同。下表為四種碳酸鹽的熱分解溫度和對(duì)應(yīng)金屬陽離子的半徑。隨著金屬陽離子半徑的增大，碳酸鹽的熱分解溫度逐漸升高，原因是___。

碳酸鹽	MgCO3	CaCO3	SrCO3	BaCO3
熱分解溫度/℃	402	900	1172	1360
金屬陽離子半徑/pm	66	99	112	135

(6)石墨的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知石墨的密度為ρg·cm-3，C-C鍵的鍵長(zhǎng)為rcm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則石墨晶體的層間距d=___cm。

Answer 1

【答案】A＜C＜B＜D sp3 10NA NC—CN PnO3n+1(n+2)- 碳酸鹽分解實(shí)際過程是晶體中陽離子結(jié)合碳酸根離子中的氧離子，使碳酸根離子分解為二氧化碳的過程，氧離子所帶電荷相同時(shí)，陽離子半徑越小，其結(jié)合氧離子能力越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解，熱分解溫度越低

【解析】

(1)軌道中電子能量：1s＜2s＜2p，能量較高的軌道中電子越多，該微粒能量越高，所以2p軌道上電子越多、1s軌道上電子越少，該微粒能量越高，根據(jù)圖知能量由低到高的順序是A＜C＜B＜D；

(2)①該分子中每個(gè)S原子形成2個(gè)共價(jià)鍵且還含有2個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可知S原子雜化類型為sp3；

②該分子中每個(gè)S原子含有2個(gè)孤電子對(duì)、每個(gè)P原子含有1個(gè)孤電子對(duì)，所以該分子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3×2+4×1=10，則1molP4S3分子中含有的孤電子對(duì)的數(shù)目為10NA；

(3)N5n+結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，5個(gè)N排成V形，5個(gè)N結(jié)合后都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，且含有2個(gè)N≡N鍵，滿足條件的結(jié)構(gòu)為：，故“N5”帶一個(gè)單位正電荷，所以化學(xué)式為”N8”的陰離子為N3-、陽離子為，N8的電子式為；分子(CN)2中鍵與鍵之間的夾角為180°，并有對(duì)稱性，分子中每個(gè)原子的最外層均滿是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個(gè)C原子形成4個(gè)共價(jià)鍵、每個(gè)N原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為N≡C-C≡N；

(4)含有n個(gè)P原子的多聚磷酸根離子，相當(dāng)于是n個(gè)磷酸根離子中去掉了(n-1)氧原子，O原子數(shù)目=4n-(n-1)=3n+1，所帶電荷為(-2)×(3n+1)+5n=-(n+2)，故多聚磷酸根離子的通式為：PnO3n+1(n+2)-；

(5)碳酸鹽分解實(shí)際過程是晶體中陽離子結(jié)合碳酸根離子中氧離子，使碳酸根離子分解為二氧化碳的過程，陽離子所帶電荷相同時(shí)，陽離子半徑越小，其結(jié)合氧離子能力越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解，熱分解溫度越低；

(6)晶胞中C原子的數(shù)目為，所以晶胞質(zhì)量為；設(shè)晶胞的底邊長(zhǎng)為acm，晶胞的高為h cm，層間距為d cm，則h=2d，底面圖為，則，所以a=r，則底面面積為cm2，則晶胞體積為V=cm3，所以有，解得d=。