Question

化學(xué)中的某些元素是與生命活動密不可分的元素．請回答下列問題：
（1）NH₄NO₃是一種重要的化學(xué)肥料，其中N原子的雜化方式分別是

 

，NO₃^-的空間構(gòu)型為

 

．
（2）A、B、C三元素的原子序數(shù)依次增大，它們原子的最外層電子排布均為4s¹．
①B元素基態(tài)原子電子排布式為

 

．
②A元素單質(zhì)的晶體堆積模型為

 

（填字母），其空間利用率為

 

．

③氫元素與C元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如圖．則該化合物的化學(xué)式為

 

．（小白球表示H，小黑球表示C）
（3）已知氮化硼（BN）的一種晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，則B-N-B之間的夾角是

 

，氮化硼的密度為3.52g/cm³，則B-N鍵的鍵長是

 

pm（只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)價層電子對互斥理論確定N原子雜化方式及NO₃^-的空間構(gòu)型；
（2）E、F、G三元素的原子序數(shù)依次增大，它們原子的最外層電子排布均為4s¹，則E為K、F為Cr、G為Cu，
①Cr元素，核外電子數(shù)為24，根據(jù)能量最低原理書寫其基態(tài)原子電子排布式；
②金屬K為體心立方堆積；空間利用率為68%；
③利用均攤法計算晶胞中含有各原子的個數(shù)，從而確定化學(xué)式；
（3）金剛石中碳原子之間的夾角是109°28′，據(jù)此判斷B-N-B之間的夾角；
   根據(jù)ρ=

m

V

計算B-N鍵的鍵長；

解答： （1）NH₄N0₃中銨根離子中N原子價層電子對個數(shù)是4、硝酸根離子中N原子價層電子對個數(shù)是3，所以N原子雜化方式為sp³雜化、sp²雜化，NO₃^-中N原子形成3個δ鍵，沒有孤電子對，則應(yīng)為平面三角形；故答案為：sp³雜化、sp²雜化；平面三角形；
（2）E、F、G三元素的原子序數(shù)依次增大，它們原子的最外層電子排布均為4s¹，則E為K、F為Cr、G為Cu，
①Cr元素，核外電子數(shù)為24，其基態(tài)原子電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
②金屬K為體心立方堆積，圖b符合，空間利用率為68%；
故答案為：b；68%；
③根據(jù)均攤法可知，在晶胞中含有Cu原子數(shù)為12×

1

6

+2×

1

2

+3=6，H原子數(shù)為6×

1

3

+4=6，兩種原子個數(shù)比為1：1，故化學(xué)式為CuH，
故答案為：CuH；

（3）金剛石中碳原子之間的夾角是109°28′，則B-N-B之間的夾角為109°28′；氮化硼結(jié)構(gòu)為，氮化硼每個晶胞中有4個N原子、4個B原子，晶胞的體對角線是B-N鍵的鍵長的4倍，設(shè)B-N鍵為x pm，則晶胞邊長l=

4 3 3

3

xpm，由m=ρV列式4×

25

NA

=3.52×（

4 3 3

3

x×10^-10）³得x=

3

4

×

3	4×25 3.25NA

×1010pm，故答案為：109°28′；

3

4

×

3	4×25 3.25NA

×1010；

點評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計算、核外電子排布式的書寫、原子雜化方式的判斷等知識點，這些都是考試熱點，難點是晶胞的計算，注意晶胞棱長不是兩個氮原子之間的鍵長，為易錯點．