Question

可以由下列反應合成三聚氰胺：CaO+3C

高溫  .

CaC₂+CO↑，CaC₂+N₂

高溫  .

CaCN₂+C，CaCN₂+2H₂O═NH₂CN+Ca（OH）₂，NH₂CN與水反應生成尿素[CO（NH₂）₂]，尿素合成三聚氰胺．
（1）寫出與Ca在同一周期且最外層電子數(shù)相同、內層排滿電子的基態(tài)原子的價層電子排布式

 

．CaCN₂中陰離子為CN

2- 2

，與CN

2- 2

互為等電子體的分子有N₂O和

 

（填化學式），由此可以推知CN

2- 2

的空間構型為

 

．
（2）尿素分子中C原子采取

 

雜化．
（3）三聚氰胺（）俗稱“蛋白精”．動物攝入三聚氰胺和三聚氰酸（）后，三聚氰酸與三聚氰胺分子相互之間通過

 

結合，在腎臟內易形成結石．
A、共價鍵          B、離子鍵          C、分子間氫鍵
（4）CaO晶胞如右圖所示，CaO晶體中Ca²⁺的配位數(shù)為

 

．已知CaO晶體的密度為ρ，求晶胞中距離最近的兩個鈣離子之間的距離

 

（列出計算式）CaO晶體和NaCl晶體的晶格能分別為：CaO 3 401kJ?mol^-1、NaCl 786kJ?mol^-1．導致兩者晶格能差異的主要原因是

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）與Ca在同一周期且最外層電子數(shù)相同、內層排滿電子的基態(tài)原子是鋅，根據構造原理寫出該原子的核外電子排布式；根據等電子體的概念確定與CN₂^2-互為等電子體的分子，根據二氧化碳的空間構型確定CN₂^2-離子的空間構型；
（2）根據價層電子對互斥理論確定尿素的VSEPR模型，根據模型確定其雜化方式；
（3）氫鍵普遍存在于已經與N、O、F等電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另外的N、O、F等電負性很大的原子之間；
（4）以鈣離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，從而確定鈣離子配位數(shù)；密度等于質量除體積，摩爾質量除阿佛加德羅常數(shù)等于一個分子的質量，選擇CaO晶胞中的小立方體模型列式求解鈣離子間距；晶格能大小與離子帶電量成正比，與離子半徑成反比．

解答： 解：（1）與Ca在同一周期且最外層電子數(shù)相同、內層排滿電子的基態(tài)原子是鋅，根據構造原理，基態(tài)的鋅原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；與CN₂^2-互為等電子體的分子有N₂O和CO₂；等電子體具有相同的價電子數(shù)、原子總數(shù)，結構相似，二氧化碳分子是直線形，所以CN₂^2-離子的空間構型是直線形．
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；CO₂；直線形；
（2）CO（NH₂）₂分子中中心原子C原子上含有三個σ鍵一個π鍵，所以空間構型是平面三角形，碳原子采取sp²雜化．
故答案為：sp²；
（3）三聚氰酸與三聚氰胺分子相互之間能形成氫鍵，所以是通過分子間氫鍵結合，在腎臟內易形成結石．
故答案為：C；
（4）以鈣離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，結合圖片知，鈣離子的配位數(shù)是6；把CaO晶胞看作有8個小立方體無隙并置而成，取

1

8

立方體作為研究對象，利用均攤法計算出Ca ²⁺、O ^2-的個數(shù)分別為：4×

1

8

=

1

2

，即含

1

2

個CaO，其質量為

1

2

×

56

6.02×1023

，設其邊長為a，則其體積為a³，據公式ρ=

m

V

得：ρ×a³=

1

2

×

56

6.02×1023

，a=

3	56 2×ρ×6.02×1023

，從上圖可以看出，處于正方形對角線的兩個離子的間距最小，所以晶胞中距離最近的兩個鈣離子之間的距離d=

2

a=

2

×

3	56 2×ρ×6.02×1023

；晶格能大小與離子帶電量成正比，CaO晶體中Ca ²⁺、O ^2-的帶電量大于NaCl晶體中Na⁺、Cl^-的帶電量，導致的氧化鈣晶格能大于氯化鈉的晶格能．
故答案為：6；

2

×

3	56 2×ρ×6.02×1023

；CaO晶體中Ca ²⁺、O ^2-的帶電量大于NaCl晶體中Na⁺、Cl^-的帶電量．

點評：本題考查了物質結構知識，難度不大，易錯點是配位數(shù)的確定，以一種微粒為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，從而確定配位數(shù)．