Question

9．2015年8月12號接近午夜時分，天津濱海新區(qū)一處集裝箱碼頭發(fā)生爆炸．發(fā)生爆炸的是集裝箱內(nèi)的易燃易爆物品，爆炸火光震天，并產(chǎn)生巨大蘑菇云．根據(jù)掌握的信息分析，裝箱區(qū)的危險化學品可能有鉀、鈉、氯酸鈉、硝酸鉀、燒堿，硫化堿、硅化鈣、三氯乙烯、氯碘酸等．運抵區(qū)的危險化學品可能有環(huán)己胺、二甲基二硫、甲酸、硝酸銨、氰化鈉、4，6-二硝基苯-鄰仲丁基苯酚等．
回答下列問題：
（1）在組成NH₄NO₃、NaCN兩種物質(zhì)的元素中第一電離能最大的是N（填元素符號），解釋原因同周期元素第一電離能自左而右呈增大趨勢，同主族自上而下元素第一電離能逐漸減小，但N原子的2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素的
（2）二甲基二硫和甲酸中，在水中溶解度較大的是甲酸（填名稱），原因是甲酸與水形成氫鍵；燒堿所屬的晶體類型為離子晶體；硫化堿（Na₂S）的S^2-的基態(tài)電子排布式是1s2s²2p⁶3s²3p⁶．
（3）硝酸銨中，NO₃^-的立體構(gòu)型為平面三角形，中心原子的雜化軌道類型為sp²
（4）1mol化合物NaCN中CN^-所含的π鍵數(shù)為2N_A，與CN^-互為等電子體的分子有CO、N₂．（CN）₂又稱為擬鹵素，實驗室可以用氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得，寫成該制備的化學方程式2NaCN+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（CN）₂+Na₂SO₄+MnSO₄+2H₂O．
（5）鈉鉀合金屬于金屬晶體，其某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．合金的化學式為KNa₃；晶胞中K 原子的配位數(shù)為6；已知金屬原子半徑r（Na）=186pm、r（K）=227pm，計算晶體的空間利用率$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%（列出計算式，不需要計算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）同周期元素第一電離能自左而右呈增大趨勢，同主族自上而下元素第一電離能逐漸減小，但N原子的2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（2）與水分子形成氫鍵，增大物質(zhì)的溶解度；燒堿由鈉離子和氫氧根構(gòu)成，屬于離子晶體；S^2-離子核外電子數(shù)為18，根據(jù)能量最低原理可書寫其基態(tài)電子排布式；
（3）NO₃^-離子中氮原子的孤電子對數(shù)=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)=3+0=3；
（4）原子序數(shù)相等、價電子總數(shù)也相等的微粒互為電子，CN^-與N₂互為等電子體，CN^-中含有C≡N三鍵，三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵數(shù)；根據(jù)制取氯氣的反應(yīng)可知，氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得（CN）₂，還生成硫酸錳、硫酸鈉與水；
（5）根據(jù)均攤法計算晶胞中Na、K原子數(shù)目，確定合金的化學式，根據(jù)晶胞圖可知，每個K 原子周圍有6個鈉原子；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，晶胞的邊長為鈉原子和鉀原子的直徑之和，晶體的空間利用率為$\frac{晶胞中Na、K原子總體積}{晶胞體積}$×100%．

解答 解：（1）同周期元素第一電離能自左而右呈增大趨勢，同主族自上而下元素第一電離能逐漸減小，但N原子的2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素的，故NH₄NO₃、NaCN兩種物質(zhì)的元素中第一電離能最大的是N，
故答案為：N；同周期元素第一電離能自左而右呈增大趨勢，同主族自上而下元素第一電離能逐漸減小，但N原子的2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素的；
（2）甲酸與水形成氫鍵，而二甲基二硫不能，故二甲基二硫和甲酸中溶解度較大的是甲酸，燒堿由鈉離子和氫氧根構(gòu)成，所以燒堿是離子晶體，S^2-離子核外有18個電子，其基態(tài)電子排布式為1s2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案為：甲酸；甲酸與水形成氫鍵；離子晶體；1s2s²2p⁶3s²3p⁶；
（3）NO₃^-離子中氮原子的孤電子對數(shù)=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)=3+0=3，所以NO₃^-立體構(gòu)型為平面三角形，中心原子氮原子的雜化軌道類型sp²，
故答案為：平面三角形；sp²；
（4）原子序數(shù)相等、價電子總數(shù)也相等的微�；�為電子，CN^-與N₂互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，CN^-中含有C≡N三鍵，三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵數(shù)，所以1mol化合物NaCN中CN^-所含的π鍵數(shù)為2N_A，CN^-中含有兩個原子、10個價電子，與CN^-互為等電子體的分子有CO、N₂，
根據(jù)制取氯氣的反應(yīng)可知，氰化鈉、二氧化錳和濃硫酸在加熱條件下制得（CN）₂，反應(yīng)化學方程式為：2NaCN+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（CN）₂+Na₂SO₄+MnSO₄+2H₂O，
故答案為：2N_A；CO、N₂；2NaCN+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（CN）₂+Na₂SO₄+MnSO₄+2H₂O；
（5）晶胞中，鈉原子數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=3，鉀原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，所以合金的化學式為KNa₃，
根據(jù)晶胞圖可知，每個K 原子周圍有6個鈉原子，所以晶胞中K 原子的配位數(shù)為6，
晶胞中鈉原子和鉀原子體積之和為$\frac{4}{3}$π[（186pm）³×3+（227pm）³]，晶胞的邊長為鈉原子和鉀原子的直徑之和為2×（186pm+227pm），所以晶胞的體積為（2×186pm+2×227pm）³，晶體的空間利用率為
{$\frac{4}{3}$π[（186pm）³×3+（227pm）³]÷（2×186pm+2×227pm）³}×100%=$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%，
故答案為：KNa₃；6；$\frac{\frac{4}{3}π（18{6}^{3}×3+22{7}^{3}）}{（186×2+227×2）^{3}}$×100%．

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、等電子體、晶胞計算等，難度中等，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意基礎(chǔ)知識的理解掌握．