Question

13．（1）三聚氰胺分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖1所示，則其中氮原子軌道雜化類型是sp²、sp³，l mol三聚氰胺分子中含15  molσ鍵．
（2）某元素位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對(duì)電子數(shù)相同，則其基態(tài)原子的M層電子排布式為3s²3p⁶3d⁸．
（3）過渡金屬配合物Ni（ CO）n的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18，則n=4．
（4）碳化硅的晶胞結(jié)構(gòu)（如圖2）與金剛石類似（其中“●”為碳原子，“○”為硅原子）．
圖2中“●”點(diǎn)構(gòu)成的堆積方式與下列圖式中D 所表示的堆積方式相同．

（5）碳化硅的結(jié)構(gòu)中，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a cm，碳原子直徑為b cm，硅原子直徑為c cm，則該晶胞的空間利用率為$\frac{2π（^{3}+{c}^{3}）}{3{a}^{3}}$×100% （用含a、b、c的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）三聚氰胺分子中，氨基上的N原子成3個(gè)σ 鍵、有一個(gè)孤電子對(duì)，環(huán)上的N原子成2個(gè)σ 鍵、有一個(gè)孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)=σ 鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)，據(jù)此確定N原子雜化方式；根據(jù)三聚氰胺分子中含有σ 鍵計(jì)算；
（2）元素位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對(duì)電子數(shù)相同，C原子的電子排布為1s²2s²2p²，未成對(duì)電子數(shù)為2，則該元素為Ni；
（3）Ni的價(jià)電子數(shù)為10，每個(gè)配體提供一個(gè)電子對(duì)，根據(jù)10+2n=18計(jì)算；
（4）由圖2可知，碳原子為面心立方堆積，為ABC型堆積；
（5）以頂點(diǎn)C原子研究，與之最近的C原子位于面心上，每個(gè)頂點(diǎn)原子為12個(gè)面共用；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C、Si原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞中含有C、Si原子總體積，計(jì)算晶胞的體積，晶胞的空間利用率=$\frac{晶胞中C、Si原子總體積}{晶胞體積}$×100%．

解答 解：（1）三聚氰胺分子中，氨基上的N原子含有3個(gè) σ 鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，所以采取sp³雜化，環(huán)上的N原子含有2個(gè) σ 鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，所以采取sp²雜化，一個(gè)三聚氰胺分子中含有15個(gè)σ 鍵，所以1mol三聚氰胺分子中 σ 鍵為15mol，
故答案為：sp²、sp³；15；
（2）元素位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對(duì)電子數(shù)相同，C原子的電子排布為1s²2s²2p²，未成對(duì)電子數(shù)為2，則該元素為Ni，其基態(tài)原子的M層電子排布式為3s²3p⁶3d⁸，
故答案為：3s²3p⁶3d⁸；
（3）根據(jù)構(gòu)造原理知Ni的基態(tài)核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，Ni的價(jià)電子數(shù)為10，每個(gè)配體提供一個(gè)電子對(duì)，則10+2n=18，故n=4，
故答案為：4；
（4）由圖2可知，碳原子為面心立方堆積，為ABC型堆積，選項(xiàng)D符合，
故答案為：D；
（5）以頂點(diǎn)C原子研究，與之最近的C原子位于面心上，每個(gè)頂點(diǎn)原子為12個(gè)面共用，故與碳原子距離最近且相等的碳原子有12個(gè)；
算晶胞中C原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、Si原子數(shù)目=4，晶胞邊長(zhǎng)為a cm，則晶胞體積為a³cm³，碳原子直徑為b cm，則晶胞中C原子總體積=4×$\frac{4}{3}$×π×（$\frac{2}$）³cm³=$\frac{2}{3}$πb³cm³，硅原子直徑為c cm，則晶胞中Si原子總體積=4×$\frac{4}{3}$×π×（$\frac{c}{2}$）³cm³=$\frac{2}{3}$πc³cm³，故晶胞中C、Si原子總體積=$\frac{2}{3}$πb³cm³+$\frac{2}{3}$πb³cm³=$\frac{2}{3}$π（b³+c³）cm³，故晶胞的空間利用率=$\frac{\frac{2}{3}π（^{3}+{c}^{3}）c{m}^{3}}{{a}^{3}c{m}^{3}}$×100%=$\frac{2π（^{3}+{c}^{3}）}{3{a}^{3}}$×100%，
故答案為：$\frac{2π（^{3}+{c}^{3}）}{3{a}^{3}}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算、雜化理論、核外電子排布、化學(xué)鍵等，需要學(xué)生具有良好的空間想象力與計(jì)算能力，（4）（5）為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，題目難度中等．