Question

3．硼和氮元素在化學中有很重要的地位，回答下列問題：
（1）基態(tài)硼原子核外電子有5種不同的運動狀態(tài)，基態(tài)氮原子的價層電子排布圖為．預(yù)計于2017年發(fā)射的“嫦娥五號”探測器采用的長征5號運載火箭燃料為偏二甲肼[（CH₃）₂NNH₂]．（CH₃）₂NNH₂中N原子的雜化方式為sp³．
（2）化合物H₃BNH₃是一種潛在的儲氫材料，可利用化合物B₃N₃H₆通過如下反應(yīng)制得：3CH₄+2B₃N₃H₆+6H₂O=3CO₂+6H₃BNH₃
①H₃BNH₃分子中是否存在配位鍵是（填“是”或“否”），B、C、N、O的第一電離能由小到大的順序為B＜C＜O＜N．
②與B₃N₃H₆互為等電子體的分子是C₆H₆（填一個即可），B₃N₃H₆為非極性分子，根據(jù)等電子原理寫出B₃N₃H₆的結(jié)構(gòu)式，．
（3）“嫦娥五號”探測器采用太陽能電池板提供能量，在太陽能電池板材料中除單晶硅外，還有銅，銦，鎵，硒等化學物質(zhì)，回答下列問題：
①SeO₃分子的立體構(gòu)型為平面正三角形．
②金屬銅投入氨水或H₂O₂溶液中均無明顯現(xiàn)象，但投入氨水與H₂O₂的混合溶液中，則銅片溶解，溶液呈深藍色，寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O．
③某種銅合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中距離最近的銅原子和氮原子間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$a pm，則該晶體的密度為$\frac{206}{{N}_{A}×（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（用含a的代數(shù)式表示，設(shè)N_A為阿伏伽德羅常數(shù)的值）．

Answer 1

分析 （1）核外沒有運動狀態(tài)相同的電子；N原子價電子排布式為2s²2p³，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則畫出價電子排布圖；（CH₃）₂NNH₂中2個N原子均形成3個鍵，均含有1對孤對電子，價層電子對數(shù)均為4；
（2）①B原子價電子數(shù)為3，B形成3個鍵，N原子價電子數(shù)為5，也形成3個鍵，而H₃BNH₃分子中B、N均形成4個鍵，B原子有空軌道，N原子含有孤對電子，形成1個配位鍵；
同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素的；
②原子數(shù)相同、價電子總數(shù)相同微�；�為等電子體，B₃N₃H₆與C₆H₆互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相似；
（3）①SeO₃分子中Se原子孤電子對數(shù)=$\frac{6-2×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)為3+0=3；
②Cu投入氨水與H₂O₂的混合溶液中，則銅片溶解，溶液呈深藍色，生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，由電荷守恒可知還生成OH^-，配平書寫離子方程式；
③該晶胞中距離最近的銅原子和氮原子間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$a pm，則晶胞棱長為$\sqrt{2}$a pm，根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu、N原子數(shù)目，表示出晶胞的質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶體密度．

解答 解：（1）B原子核外電子數(shù)為5，核外沒有運動狀態(tài)相同的電子，基態(tài)硼原子核外電子有5種不同的運動狀態(tài)，
N原子價電子排布式為2s²2p³，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則，可知價電子排布圖為，
（CH₃）₂NNH₂中2個N原子均形成3個鍵，均含有1對孤對電子，價層電子對數(shù)均為4，所以N的雜化方式為sp³雜化，
故答案為：5；；sp³；
（2）①B原子價電子數(shù)為3，B形成3個鍵，N原子價電子數(shù)為5，也形成3個鍵，而H₃BNH₃分子中B、N均形成4個鍵，B原子有空軌道，N原子含有孤對電子，形成1個配位鍵，
同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素的，所以它們的第一電離能順序是B＜C＜O＜N，
故答案為：是；B＜C＜O＜N；
②原子數(shù)相同、價電子總數(shù)相同微�；�為等電子體，B₃N₃H₆與C₆H₆互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相似，B₃N₃H₆的結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：C₆H₆；；
（3）①SeO₃分子中Se原子孤電子對數(shù)=$\frac{6-2×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)為3+0=3，空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形，
故答案為：平面正三角形；
②Cu投入氨水與H₂O₂的混合溶液中，則銅片溶解，溶液呈深藍色，生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，由電荷守恒可知還生成OH^-，反應(yīng)離子方程式為：Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-+4H₂O；
③該晶胞中距離最近的銅原子和氮原子間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$a pm，則晶胞棱長為$\sqrt{2}$a pm，晶胞體積V=（$\sqrt{2}$a×10^-10cm）³，在晶胞中，N原子位于頂點，Cu原子位于棱中點，該晶胞中N原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，則晶胞質(zhì)量為$\frac{14+64×3}{{N}_{A}}$g，故晶體密度為$\frac{14+64×3}{{N}_{A}}$g÷（$\sqrt{2}$a×10^-10cm）³=$\frac{206}{{N}_{A}×（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{206}{{N}_{A}×（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、電離能、配位鍵、等電子體、晶體結(jié)構(gòu)與計算等，題目綜合性強，有利于培養(yǎng)學生對知識的遷移運用能力．