Question

【題目】已知可以由下列反應合成三聚氰胺：CaO＋3CCaC2＋CO↑，CaC2＋N2CaCN2＋C，CaCN2＋2H2O===NH2CN＋Ca(OH)2，NH2CN與水反應生成尿素[CO(NH2)2]，尿素合成三聚氰胺。

（1）寫出與Ca在同一周期且最外層電子數(shù)相同、內層排滿電子的基態(tài)原子的電子排布式：_____。

CaCN2中陰離子為CN22-，與CN22-互為等電子體的分子有N2O和___(填化學式)，由此可以推知CN22-的空間構型為___。

（2）尿素分子中C原子采取____雜化。尿素分子的結構簡式是____。

（3）三聚氰胺俗稱“蛋白精”。動物攝入三聚氰胺和三聚氰酸后，三聚氰酸與三聚氰胺分子相互之間通過____結合，在腎臟內易形成結石。

（4）H2與O2發(fā)生反應的過程用模型圖示如下（“—”表示化學鍵）：

其中過程Ⅰ是___過程（填“吸熱”、“放熱”或“沒有能量變化”）。圖④中產生了由極性鍵構成的_______分子（填“極性”或“非極性”）。

（5）CaO晶胞如圖所示，CaO晶體中Ca2+的配位數(shù)為_____。

已知CaO晶體的密度為ρ，求晶胞中距離最近的兩個鈣離子之間的距離_____（列出計算式）CaO晶體和NaCl晶體的晶格能分別為：CaO3401kJ·mol-1、NaCl786kJ·mol-1。導致兩者晶格能差異的主要原因是________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2 CO2 直線形 sp2 分子間氫鍵 吸熱 極性 6 × CaO晶體中的Ca2+、O2-的帶電量大于NaCl晶體中Na+、Cl-的帶電量

【解析】

(1)Ca位于第四周期、最外層電子數(shù)為2，最外層電子數(shù)為2、內層排滿電子的第四周期元素原子是Zn，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫；根據(jù)等電子體的概念確定與CN22-互為等電子體的分子，根據(jù)二氧化碳的空間構型確定CN22-離子的空間構型；

(2)根據(jù)價層電子對互斥理論確定尿素的VSEPR模型，根據(jù)模型確定其雜化方式和分子空間結構；

(3)氫鍵普遍存在于已經與N、O、F等電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另外的N、O、F等電負性很大的原子之間；

(4)破壞化學鍵要吸收能量；根據(jù)水的結構判斷分子的極性；

(5)以鈣離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，從而確定鈣離子配位數(shù)；根據(jù)均攤法計算晶胞的質量和體積，求出晶胞參數(shù)，晶胞中距離最近的兩個鈣離子之間的距離為體對角線的一半；晶格能大小與離子帶電量成正比，與離子半徑成反比。

(1)Ca位于第四周期、最外層電子數(shù)為2，最外層電子數(shù)為2、內層排滿電子的第四周期元素原子是Zn，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；與CN22-互為等電子體的分子有N2O和CO2；等電子體具有相同的價電子數(shù)、原子總數(shù)，結構相似，二氧化碳分子是直線形，所以CN22-離子的空間構型是直線形，故答案為：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；CO2；直線形；

(2)CO(NH2)2分子的中心原子C原子上含有三個σ鍵一個π鍵，所以空間構型是平面三角形，碳原子采取sp2雜化，尿素分子的結構簡式是，故答案為：sp2；；

(3)三聚氰酸與三聚氰胺分子相互之間能形成氫鍵，所以是通過分子間氫鍵結合，在腎臟內易形成結石，故答案為：分子間氫鍵；

(4)過程Ⅰ中破壞化學鍵要吸收能量；圖④中產生了由極性鍵構成的水分子，水分子空間結構為V形，結構不對稱，正負電荷中心不重疊，為極性分子，故答案為：吸熱；極性；

(5)以鈣離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，結合圖片知，鈣離子的配位數(shù)是6；把CaO晶胞看作有8個小立方體無隙并置而成，取立方體作為研究對象，利用均攤法計算出Ca 2+、O 2-的個數(shù)分別為：4×=，即含 個CaO，其質量為，設立方體的邊長為a，則其體積為a3，據(jù)公式ρ=得：ρ×a3=，a=，從上圖可以看出，處于正方形對角線的兩個鈣離子的間距最小，所以晶胞中距離最近的兩個鈣離子之間的距離d=a=×；晶格能大小與離子帶電量成正比，CaO晶體中Ca 2+、O 2-的帶電量大于NaCl晶體中Na+、Cl-的帶電量，導致的氧化鈣晶格能大于氯化鈉的晶格能，故答案為：6；×；CaO晶體中Ca 2+、O 2-的帶電量大于NaCl晶體中Na+、Cl-的帶電量。