Question

12．物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)．回答下列問題：
（1）下列說法正確的是⑤
①按電子排布特點(diǎn)把元素周期表里的元素分成5個(gè)區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)和ds區(qū)．非金屬元素（包括稀有氣體）都位于p區(qū)，過渡元素都位于d區(qū)．
②雜化軌道只用于形成σ鍵，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵．
③分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，分子晶體中相鄰分子間僅靠范德華力相互吸引．
④晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是：晶體具有各向異性，而非晶體則具有各向同性
⑤氫鍵的鍵長(zhǎng)是指X-H…Y的長(zhǎng)度
（2）南師大結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室合成了一種多功能材料--對(duì)硝基苯酚水合物（化學(xué)式為C₆H₅NO₃•1.5H₂O）．實(shí)驗(yàn)表明，加熱至94℃時(shí)該晶體能失去結(jié)晶水，由黃色變成鮮亮的紅色，在空氣中溫度降低又變?yōu)辄S色，具有可逆熱色性；同時(shí)實(shí)驗(yàn)還表明它具有使激光倍頻的二階非線性光學(xué)性質(zhì)．
①晶體中四種基本元素的電負(fù)性由大到小的順序是O＞N＞C＞H．
②對(duì)硝基苯酚水合物失去結(jié)晶水的過程中，破壞的微粒間作用力是氫鍵．
（3）科學(xué)家把NaNO₃和Na₂O在一定條件下反應(yīng)得到一種白色晶體，已知其中陰離子與SO₄^2-互為等電子體，且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．該陰離子的電子式是，其中心原子N的雜化方式是sp³．
（4）在金剛石晶體的一個(gè)晶胞中，含有8個(gè)碳原子．在二氧化硅晶體的一個(gè)晶胞中，含有32個(gè)化學(xué)鍵．原子晶體不能形成最密堆積結(jié)構(gòu)，原因是原子晶體是原子之間是以共價(jià)鍵結(jié)合的，共價(jià)鍵有飽和性和方向性，一個(gè)原子不能形成12條共價(jià)鍵，所以原子晶體就不能形成配位數(shù)是12的最密堆積結(jié)構(gòu)．
（5）已知氮化硼（BN）晶體有多種晶型，其中立方氮化硼是與金剛石的構(gòu)型類似的一種晶體，則氮化硼晶體中B-N-B之間的夾角是109°28′（填角度）．若氮化硼晶體的密度為3.52g•cm^-3，則B-N鍵的鍵長(zhǎng)是$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×10¹⁰pm pm（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)最后排入電子名稱把元素周期表里的元素分成5個(gè)區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)和ds區(qū)；非金屬元素（包括稀有氣體）位于p區(qū)和s區(qū)，過渡元素位于d區(qū)和ds、f區(qū)；
②雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子；
③分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，分子晶體中相鄰分子間靠范德華力相互作用，能形成氫鍵的物質(zhì)中分子間還存在氫鍵；
④晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是：其內(nèi)部粒子在空間上是否按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列；
⑤氫鍵的鍵長(zhǎng)是指X-H…Y的長(zhǎng)度；
（2）①晶體中四種基本元素是C、N、O、H元素，元素得電子能力越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；
②對(duì)硝基苯酚水合物失去結(jié)晶水的過程中，破壞的微粒間作用力是氫鍵；
（3）科學(xué)家把NaNO₃和Na₂O在一定條件下反應(yīng)得到一種白色晶體，已知其中陰離子與SO₄^2-互為等電子體，且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．該陰離子是NO₄^3-；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷其中心原子N的雜化方式；
（4）在金剛石晶體的一個(gè)晶胞中，含有碳原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
在二氧化硅晶體的一個(gè)晶胞中，一個(gè)Si原子含有4個(gè)Si-O鍵，該晶胞中Si原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
原子晶體不能形成最密堆積結(jié)構(gòu)，原因是原子晶體是原子之間是以共價(jià)鍵結(jié)合的，共價(jià)鍵有飽和性和方向性，一個(gè)原子不能形成12條共價(jià)鍵；
（5）一個(gè)B原子和四個(gè)N原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109°28′；該晶胞中B、N原子個(gè)數(shù)都是4，
若氮化硼晶體的密度為3.52g•cm^-3，晶胞體積=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，B-N鍵的鍵長(zhǎng)是晶胞體長(zhǎng)的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）①根據(jù)最后排入電子名稱把元素周期表里的元素分成5個(gè)區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)和ds區(qū)；非金屬元素（包括稀有氣體）位于p區(qū)和s區(qū)，如H元素位于s區(qū)，過渡元素位于d區(qū)和ds、f區(qū)，故錯(cuò)誤；
②雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子，故錯(cuò)誤；
③分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，分子晶體中相鄰分子間靠范德華力相互作用，相互作用包含吸引力和排斥力，能形成氫鍵的物質(zhì)中分子間還存在氫鍵，故錯(cuò)誤；
④晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是：其內(nèi)部粒子在空間上是否按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列，故錯(cuò)誤；
⑤氫鍵的鍵長(zhǎng)是指X-H…Y的長(zhǎng)度，故正確；
故選⑤；
（2）①晶體中四種基本元素是C、N、O、H元素，元素得電子能力越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，得電子能力強(qiáng)弱順序是O＞N＞C＞H，所以電負(fù)性大小順序是O＞N＞C＞H，故答案為：O＞N＞C＞H；
②對(duì)硝基苯酚水合物失去結(jié)晶水的過程中，破壞的微粒間作用力是氫鍵，故答案為：氫鍵；
（3）科學(xué)家把NaNO₃和Na₂O在一定條件下反應(yīng)得到一種白色晶體，已知其中陰離子與SO₄^2-互為等電子體，且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．該陰離子是NO₄^3-，其電子式為；
該微粒中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，所以其中心原子N的雜化方式為 sp³，
故答案為：； sp³；
（4）在金剛石晶體的一個(gè)晶胞中，含有碳原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
在二氧化硅晶體的一個(gè)晶胞中，一個(gè)Si原子含有4個(gè)Si-O鍵，該晶胞中Si原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，所以每個(gè)晶胞中共價(jià)鍵數(shù)目是32；
原子晶體不能形成最密堆積結(jié)構(gòu)，原因是原子晶體是原子之間是以共價(jià)鍵結(jié)合的，共價(jià)鍵有飽和性和方向性，一個(gè)原子不能形成12條共價(jià)鍵，所以原子晶體不能形成最密堆積結(jié)構(gòu)，
故答案為：8；32；原子晶體是原子之間是以共價(jià)鍵結(jié)合的，共價(jià)鍵有飽和性和方向性，一個(gè)原子不能形成12條共價(jià)鍵，所以原子晶體就不能形成配位數(shù)是12的最密堆積結(jié)構(gòu)；
（5）一個(gè)B原子和四個(gè)N原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109°28′；該晶胞中B、N原子個(gè)數(shù)都是4，
若氮化硼晶體的密度為3.52g•cm^-3，晶胞體積=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，B-N鍵的鍵長(zhǎng)是晶胞體長(zhǎng)的$\frac{1}{4}$，則晶胞中B
-N鍵的鍵長(zhǎng)=$\sqrt{3}×$$\root{3}{\frac{\frac{25×4}{{N}_{A}}}{3.52}}×\frac{1}{4}$×10¹⁰pm=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：109°28′；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、電負(fù)性、等電子體等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查分析計(jì)算及空間現(xiàn)象能力，熟練掌握晶胞計(jì)算方法及價(jià)層電子對(duì)互斥理論，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算．