Question

【題目】碳、磷、硫等元素形成的單質(zhì)和化合物在生活、生產(chǎn)中有重要的用途。

(1)下列氮原子的電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量由低到高的順序是___(填字母)。

A. B.

C. D.

(2)P4S3可用于制造火柴，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示：

①P4S3分子中硫原子的雜化軌道類型為___。

②1molP4S3分子中含有的孤電子對的數(shù)目為___對。

(3)科學(xué)家合成了一種陽離子“N5n+”，其結(jié)構(gòu)是對稱的，5個N排成“V”形，每個N都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且含有2個氮氮三鍵，此后又合成了一種含有“N5n+”的化學(xué)式為“N8”的離子晶體(該晶體中每個N原子都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu))，N8的電子式為___。(CN)2中鍵與鍵之間的夾角為180°，并有對稱性，分子中每個原子的最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式為___。

(4)直鏈多磷酸根陰離子是由兩個或兩個以上磷氧四面體通過共用頂角氧原子連接起來的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。則由n個磷氧四面體形成的這類磷酸根離子的通式為___。

(5)碳酸鹽中的陽離子不同，熱分解溫度就不同。下表為四種碳酸鹽的熱分解溫度和對應(yīng)金屬陽離子的半徑。隨著金屬陽離子半徑的增大，碳酸鹽的熱分解溫度逐漸升高，原因是___。

碳酸鹽	MgCO3	CaCO3	SrCO3	BaCO3
熱分解溫度/℃	402	900	1172	1360
金屬陽離子半徑/pm	66	99	112	135

(6)石墨的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知石墨的密度為ρg·cm-3，C-C鍵的鍵長為rcm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則石墨晶體的層間距d=___cm。

Answer 1

【答案】A＜C＜B＜D sp3 10NA NC—CN PnO3n+1(n+2)- 碳酸鹽分解實際過程是晶體中陽離子結(jié)合碳酸根離子中的氧離子，使碳酸根離子分解為二氧化碳的過程，氧離子所帶電荷相同時，陽離子半徑越小，其結(jié)合氧離子能力越強，對應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解，熱分解溫度越低

【解析】

(1)軌道中電子能量：1s＜2s＜2p，能量較高的軌道中電子越多，該微粒能量越高，所以2p軌道上電子越多、1s軌道上電子越少，該微粒能量越高，根據(jù)圖知能量由低到高的順序是A＜C＜B＜D；

(2)①該分子中每個S原子形成2個共價鍵且還含有2個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論可知S原子雜化類型為sp3；

②該分子中每個S原子含有2個孤電子對、每個P原子含有1個孤電子對，所以該分子中孤電子對個數(shù)=3×2+4×1=10，則1molP4S3分子中含有的孤電子對的數(shù)目為10NA；

(3)N5n+結(jié)構(gòu)是對稱的，5個N排成V形，5個N結(jié)合后都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，且含有2個N≡N鍵，滿足條件的結(jié)構(gòu)為：，故“N5”帶一個單位正電荷，所以化學(xué)式為”N8”的陰離子為N3-、陽離子為，N8的電子式為；分子(CN)2中鍵與鍵之間的夾角為180°，并有對稱性，分子中每個原子的最外層均滿是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個C原子形成4個共價鍵、每個N原子形成3個共價鍵，其結(jié)構(gòu)簡式為N≡C-C≡N；

(4)含有n個P原子的多聚磷酸根離子，相當(dāng)于是n個磷酸根離子中去掉了(n-1)氧原子，O原子數(shù)目=4n-(n-1)=3n+1，所帶電荷為(-2)×(3n+1)+5n=-(n+2)，故多聚磷酸根離子的通式為：PnO3n+1(n+2)-；

(5)碳酸鹽分解實際過程是晶體中陽離子結(jié)合碳酸根離子中氧離子，使碳酸根離子分解為二氧化碳的過程，陽離子所帶電荷相同時，陽離子半徑越小，其結(jié)合氧離子能力越強，對應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解，熱分解溫度越低；

(6)晶胞中C原子的數(shù)目為，所以晶胞質(zhì)量為；設(shè)晶胞的底邊長為acm，晶胞的高為h cm，層間距為d cm，則h=2d，底面圖為，則，所以a=r，則底面面積為cm2，則晶胞體積為V=cm3，所以有，解得d=。