Question

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]

鋯英石常用于耐火材料，其礦砂常與鈦鐵礦、金紅石、石英共生。針對(duì)相關(guān)物質(zhì)，回答下列問題：

（1）下列基態(tài)Si原子結(jié)構(gòu)的表示方法中最能準(zhǔn)確表示出電子排布特點(diǎn)的是___________(填標(biāo)號(hào)，下同)，能夠表示出原子核構(gòu)成特點(diǎn)的是___________。

（2）SiO2晶體常伴生于各種礦石中，其晶體結(jié)構(gòu)中，最小的環(huán)上有___________個(gè)原子；Si與C元素位于同一主族，比較SiO2與CO2的鍵角大小：SiO2___________CO2(填寫“大于”、“小于”或“等于”)，原因是________________。

（3）鈦鐵礦經(jīng)過H2SO4、HNO3等多種物質(zhì)處理后會(huì)生成TiOSO2等中間產(chǎn)物。

①TiOSO4晶體中存在_______(填標(biāo)號(hào))。

A.離子鍵 B.σ鍵 C.π鍵 D.氫鍵

②H2SO4為粘稠狀、難揮發(fā)性的強(qiáng)酸，而HNO3是易揮發(fā)性的強(qiáng)酸，其原因是___________。

（4）FeO是離子晶體，其晶格能可通過下圖的Born- Haber循環(huán)計(jì)算得到。

可知，O原子的第一電子親和能為________kJ·mo－1，F(xiàn)eO晶格能為________ kJ·mo－1。

（5）ZrO2可用于制造高溫發(fā)熱元件，其在高溫時(shí)具有立方晶型，晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為anm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Zr原子與O原子之間的最短距離為___________nm；ZrO2的密度為___________g·cm－3(列式表示)。

Answer 1

【答案】D C 12 小于 SiO2中心Si原子采用sp3雜化，鍵角為10928；CO2中心C原子采用sp雜化，鍵角為180 ABC H2SO4分子之間容易形成氫鍵，而HNO3易形成分子內(nèi)氫鍵，造成分子間作用力減弱，易揮發(fā) 142 3902 a或0.433a

【解析】

（1）最能準(zhǔn)確表示出電子排布特點(diǎn)的是軌道表示式；能夠表示出原子核構(gòu)成特點(diǎn)的是原子符號(hào)。

（2）根據(jù)SiO2晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以得出最小環(huán)由12個(gè)原子構(gòu)成；根據(jù)雜化特點(diǎn)，可以得出鍵角大小。

（3）①在SO42-中有σ鍵和π鍵，故TiOSO4存在離子鍵、σ鍵 和π鍵。

②根據(jù)分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵推理得出答案。

（4）第一電子親和能是氣態(tài)電中性基態(tài)原子獲得一個(gè)電子變?yōu)闅鈶B(tài)一價(jià)負(fù)離子放出的能量，故O原子的第一電子親和能為142kJ/mol；離子晶體的晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體所釋放的能量，題圖中Fe2+（g）+O2-(g)=FeO(晶體) △H=-3902 kJ/mol，故FeO晶格能為3902 kJ/mol 。

（5）1個(gè)ZrO2晶胞中Zr原子位于頂點(diǎn)及面心，故N(Zr)=8+6=4；O原子位于晶胞內(nèi)部，故N(O)=8，故Zr原子與O原子之間的最短距離為體對(duì)角線的；根據(jù)=計(jì)算密度。

（1）軌道表示式能夠表示出各能層所容納的電子數(shù)和成單電子數(shù)，所以最能準(zhǔn)確表示出電子排布特點(diǎn)的是軌道表示式，故選D；原子符號(hào)能夠表示原子中所含有的質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)，也能通過原子符號(hào)計(jì)算出原子中所含有的中子數(shù)，質(zhì)子數(shù)等于原子核外電子數(shù)，所以能夠表示出原子核構(gòu)成特點(diǎn)的是原子符號(hào)，故選C。

故答案為：D；C；

（2）根據(jù)SiO2晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以得出最小環(huán)由12個(gè)原子構(gòu)成；SiO2中心Si原子采用sp3雜化，鍵角為10928；CO2中心C原子采用sp雜化，鍵角為180，故SiO2的鍵角小于CO2，

故答案為：12；小于；SiO2中心Si原子采用sp3雜化，鍵角為10928；CO2中心C原子采用sp雜化，鍵角為180；

（3）①在SO42-中有σ鍵和π鍵，故TiOSO4存在離子鍵、σ鍵 和π鍵。

故答案為：ABC；

②H2SO4為粘稠狀、難揮發(fā)性的強(qiáng)酸，而HNO3是易揮發(fā)性的強(qiáng)酸的原因是：H2SO4分子之間容易形成氫鍵，而HNO3易形成分子內(nèi)氫鍵，造成分子間作用力減弱，易揮發(fā)，

故答案為：H2SO4分子之間容易形成氫鍵，而HNO3易形成分子內(nèi)氫鍵，造成分子間作用力減弱，易揮發(fā)；

（4）第一電子親和能是氣態(tài)電中性基態(tài)原子獲得一個(gè)電子變?yōu)闅鈶B(tài)一價(jià)負(fù)離子放出的能量，故O原子的第一電子親和能為142kJ/mol；離子晶體的晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體所釋放的能量，題圖中Fe2+（g）+O2-(g)=FeO(晶體) △H=-3902 kJ/mol,故FeO晶格能為3902 kJ/mol 。

故答案為：142；3902；

（5）1個(gè)ZrO2晶胞中Zr原子位于頂點(diǎn)及面心，故N(Zr)=8+6=4；O原子位于晶胞內(nèi)部，故N(O)=8，故Zr原子與O原子之間的最短距離為體對(duì)角線的，即a×=anm；

ZrO2的密度為=g·cm－3。

故答案為：a或0.433a；。