Question

17．按要求回答下列問(wèn)題：
（1）處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用電子云形象化描述；在基態(tài)¹⁴C原子中，核外存在2對(duì)自旋相反的電子．
（2）在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接12個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有4個(gè)C原子在同一平面，一個(gè)金剛石晶胞平均占有碳原子個(gè)數(shù)為8．
（3）與N₂互為等電子體的分子是CO，該分子的電子式為．
（4）己知C₆₀分子結(jié)構(gòu)如圖1所示：
該籠狀分子是由多個(gè)正六邊形和正五邊形組成的，面體的頂點(diǎn)數(shù)V、面數(shù)F及棱數(shù)E間關(guān)系為：V+F-E=2，則此分子中共有12個(gè)正五邊形．
（5）硅烷（SinH2n+2）的沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系如圖2所示，呈現(xiàn)這種變化的原因是硅烷的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間范德華力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高．

（6）NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體類似，其晶胞的棱長(zhǎng)為a cm，則該晶體中距離最近的兩個(gè)陽(yáng)離子核間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$a cm（用含有a的代數(shù)式表示），在一定溫度下NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”（如圖3），可以認(rèn)為氧離子作密致單層排列，鎳離子填充其中，列式并計(jì)算每平方米面積上分散的該晶體的質(zhì)量為1.83×10^-3g（氧離子的半徑為1.40×10^-10m ）．

Answer 1

分析 （1）電子云形象的描述了一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布；
基態(tài)¹⁴C原子的核外電子排布為1s²2s²2p²，1s、2s為成對(duì)電子，自旋方向相反，2p能級(jí)為單電子，自旋方向相同；
（2）一個(gè)碳原子有四個(gè)共價(jià)鍵，其中任意兩條邊（共價(jià)鍵）可以構(gòu)成2個(gè)不同的六元環(huán)，根據(jù)組合知識(shí)可知四條邊任選其中兩條有6組；六元環(huán)中有兩條邊平衡，連接的原子處于同一平面內(nèi)；金剛石晶胞中有4個(gè)原子處于晶胞內(nèi)部，其它碳原子處于頂點(diǎn)與面心，利用均攤法計(jì)算；
（3）原子總數(shù)相等、價(jià)電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
（4）C₆₀分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子相連，每條棱為1個(gè)C原子提供$\frac{1}{2}$，可得棱的數(shù)目，而單鍵與雙鍵數(shù)目之和等于棱數(shù)，每個(gè)碳原子形成2個(gè)單鍵、1個(gè)雙鍵，而每個(gè)五邊形含有5個(gè)單鍵；
（5）硅烷（Si_nH_2n+2）為分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，沸點(diǎn)越高；
（6）根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)知，氧離子和相鄰的鎳離子之間的距離為$\frac{1}{2}$a，距離最近的兩個(gè)陽(yáng)離子核間的距離是距離最近的氧離子和鎳離子距離的$\sqrt{2}$倍；
根據(jù)圖片知，每個(gè)氧化鎳所占的面積=（2×1.40×10^-10m）×（2×1.40×10^-10m×sin60°），每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量=$\frac{74.7}{{N}_{A}}$g，每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量乘以每平方米含有的氧化鎳個(gè)數(shù)就是每平方米含有的氧化鎳質(zhì)量．

解答 解：（1）處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用電子云形象化描述；基態(tài)¹⁴C原子的核外電子排布為1s²2s²2p²，1s、2s為成對(duì)電子，自旋方向相反，2p能級(jí)為單電子，自旋方向相同，核外存在2對(duì)自旋相反的電子，
故答案為：電子云；2；
（2）一個(gè)碳原子有四個(gè)共價(jià)鍵，其中任意兩條邊（共價(jià)鍵）可以構(gòu)成2個(gè)不同的六元環(huán)，根據(jù)組合知識(shí)可知四條邊任選其中兩條有6組，故每個(gè)碳原子連接六元環(huán)數(shù)目為6×2=12，六元環(huán)中有兩條邊平衡，連接的4個(gè)原子處于同一平面內(nèi)，金剛石晶胞中有4個(gè)原子處于晶胞內(nèi)部，其它碳原子處于頂點(diǎn)與面心，晶胞中含有碳原子數(shù)目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，
故答案為：12；4；8；
（3）與N₂互為等電子體的分子是CO，二者結(jié)構(gòu)相似，CO分子的電子式為 ，
故答案為：CO；；
（4）C₆₀分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子相連，每條棱為1個(gè)C原子提供$\frac{1}{2}$，可得棱的數(shù)目為$\frac{60×3}{2}$=90，而單鍵與雙鍵數(shù)目之和等于棱數(shù)，每個(gè)碳原子形成2個(gè)單鍵、1個(gè)雙鍵，則晶體中單鍵數(shù)目為90×$\frac{2}{3}$=60，而每個(gè)五邊形含有5個(gè)單鍵，則含有五邊形數(shù)目為$\frac{60}{5}$=12，
故答案為：12；
（5）硅烷（Si_nH_2n+2）為分子晶體，硅烷的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間范德華力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高，
故答案為：硅烷的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間范德華力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高；
（6）根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)知，氧離子和相鄰的鎳離子之間的距離為$\frac{1}{2}$a，距離最近的兩個(gè)陽(yáng)離子核間的距離是距離最近的氧離子和鎳離子距離的$\sqrt{2}$倍，所以其距離是 $\frac{\sqrt{2}}{2}$acm；
根據(jù)圖片知，每個(gè)氧化鎳所占的面積=（2×1.40×10^-10m）×（2×1.40×10^-10m×sin60°）=4×1.40×10^-10×1.40×10^-10×sin60°m²，則每平方米含有的氧化鎳個(gè)數(shù)=$\frac{1}{4×1.4×1{0}^{-10}×1.4×1{0}^{-10}×sin60°}$，每個(gè)氧化鎳的質(zhì)量=$\frac{74.7}{{N}_{A}}$g，所以每平方米含有的氧化鎳質(zhì)量=$\frac{74.7}{{N}_{A}}$g×$\frac{1}{4×1.4×1{0}^{-10}×1.4×1{0}^{-10}×sin60°}$=1.83×10^-3，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$a；1.83×10^-3．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、等電子體、晶胞計(jì)算結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，側(cè)重考查晶胞有關(guān)問(wèn)題，（2）中注意識(shí)記中學(xué)常見(jiàn)晶胞結(jié)構(gòu)，（5）中注意計(jì)算“1NiO”的體積應(yīng)包含孔隙體積，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，掌握均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，難度較大．