Question

8．已知火箭所用燃料為肼（N₂H₄），氧化劑為過氧化氫，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元素是N．
（2）鈦的原子序數(shù)是22，其基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d²4s²．
（3）1molN₂H₄分子中所含極性鍵的數(shù)目為4N_A．
（4）H₂O₂受熱易分解為H₂O，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）H₂S和H₂O₂的主要物理性質(zhì)如表所示：

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

造成上述物質(zhì)的物理性質(zhì)存在差異的主要原因是H₂O₂分子之間存在氫鍵，所以H₂O₂的熔、沸點高于H₂S，H₂O₂與H₂O分子之間也可形成氫鍵，故H₂O₂在水中溶解度大于H₂S在水中溶解度．
（6）氧化鎂和氮化硼均可用作返回艙的熱屏蔽材料，晶格能：氧化鎂大于氧化鈣（填“大于”或“小于”）．
（7）立方氮化硼的晶胞如圖所示，則處于晶胞頂點的原子的配位數(shù)為4，若晶胞邊長為a pm，則立方氮化硼晶胞的密度是$\frac{100}{{{N_A}{{（a×{{10}^{-10}}）}^3}}}$g•cm^-3（只要求列算式，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

分析 （1）氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素、氫元素；
（2）Ti原子核外電子數(shù)為22，根據(jù)和外電子排布三規(guī)則書寫核外電子排布式；
（3）N₂H₄分子中N、N之間有一個非極性鍵，N、H之間都是極性鍵；
（4）H2O分子中O原子形成2個O-H鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；
（5）H₂O₂的分子之間形成氫鍵，沸點高于硫化氫的，H₂O₂與H₂O分子之間也可以形成氫鍵，增大了溶解度；
（6）離子所帶電荷相等，離子半徑越小，晶格能越大；
（7）根據(jù)均攤法計算晶胞中N、B原子數(shù)目，B原子配位數(shù)為4，原子的配位數(shù)與原子數(shù)目成反比，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1），氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素、氧元素、氫元素，第一電離能為N＞O＞H，
故答案為：N；
（2）Ti原子核外電子數(shù)為22，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²或[Ar]3d²4s²（2分），
故答案為：[Ar]3d²4s²；
（3）N₂H₄分子中N、N之間有一個非極性鍵，N、H之間都是極性鍵，所以1mol N₂H₄分子中含有的極性鍵數(shù)目為4N_A，
故答案為：4N_A；
（4）H₂O分子中O原子形成2個O-H鍵，含有2對孤對電子，空間構(gòu)型為V形，雜化軌道數(shù)目為4，O原子采取sp³雜化，
故答案為：V形；sp³；
（5）H₂O₂的分子之間形成氫鍵，所以H₂O₂的熔、沸點高于H₂S，H₂O₂與H₂O分子之間也可以形成氫鍵，導致H₂O₂在水中的溶解度大于H₂S水中溶解度，
故答案為：H₂O₂分子之間存在氫鍵，所以H₂O₂的熔、沸點高于H₂S，H₂O₂與H₂O分子之間也可形成氫鍵，故H₂O₂在水中溶解度大于H₂S在水中溶解度；
（6）離子所帶電荷相等，鎂離子半徑小于鈣離子半徑，故MgO的晶格能大于CaO的晶格能，
故答案為：大于；
（7））晶胞中N原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，B原子數(shù)目為4，二者原子數(shù)目為1：1，B原子配位數(shù)為4，則N原子配位數(shù)也是4，
晶胞質(zhì)量為4×$\frac{11+14}{{N}_{A}}$g=$\frac{100}{{N}_{A}}$g，晶胞的體積為（a×10^-10）³cm³，則晶胞密度ρ=$\frac{\frac{100}{{N}_{A}}g}{（a×1{0}^{-10}）^{3}c{m}^{3}}$=$\frac{100}{{{N_A}{{（a×{{10}^{-10}}）}^3}}}$g•cm^-3，
故答案為：4；$\frac{100}{{{N_A}{{（a×{{10}^{-10}}）}^3}}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及電離能、核外電子排布、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶格能、晶胞計算等，注意同周期第一電離能異常情況、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響．