Question

5．近年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)霧霾頻發(fā)．引起霧霾的PM2.5微細(xì)粒子包含（NH₄）₂ SO₄、NH₄NO₃、有機(jī)微粒物及揚(yáng)塵等，通過(guò)測(cè)定霧霾中鋅等重金屬的含量，可知交通污染是目前造成霧霾天氣的主要原因之一，回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)O原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有8種，其電子云形狀有2種．
（2）基態(tài)Zn原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²．
（3）（NH₄）₂SO₄中存在的化學(xué)鍵類型有離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵．
（4）N和F能形成化合物N₂F₂，N₂F₂中氮原子的雜化軌道類型為sp²，寫(xiě)出N₂F₂的一種結(jié)構(gòu)式：，1molN₂F₂分子中所含σ鍵的數(shù)目是3N_A．
（5）PM2.5富含大量的有毒、有害物質(zhì)，易引發(fā)二次光化學(xué)煙霧污染，光化學(xué)煙霧中含有NO_X、O₃，HCOOH，CH₃COOONO₂（PAN）等．下列說(shuō)法正確的是ac（填字母）．
a．N₂O為直線形分子
b．C、N、O的第一電離能依次增大
c．O₃與SO₂、NO₂^-互為等電子體
d．相同壓強(qiáng)下，HCOOH沸點(diǎn)比CH₃OCH₃高，說(shuō)明前者是極性分子，后者是非極性分子
（6）測(cè)定大氣中PM2.5的濃度方法之一是β一射線吸收法，其放射源可用⁸⁵Kr．已知⁸⁵Kr晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，設(shè)晶胞中所含⁸⁵Kr原子數(shù)為m個(gè)，與每個(gè)⁸⁵Kr原子相緊鄰的⁸⁵Kr原子為n個(gè)，則$\frac{m}{n}$=$\frac{1}{3}$（填數(shù)值）．該晶胞的邊長(zhǎng)為anm，則⁸⁵Kr晶體的密度為$\frac{3.4×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（設(shè)N_A為阿伏伽德羅常數(shù)的值）

Answer 1

分析 （1）基態(tài)O原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，核外沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的電子；
（2）Zn原子核外電子數(shù)為30，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)其核外電子排布式；
（3）（NH₄）₂SO₄中銨根離子與硫酸根之間形成離子鍵，硫酸根離子中存在共價(jià)鍵，而銨根離子中含有共價(jià)鍵、配位鍵；
（4）N和F能形成化合物N₂F₂，由8電子結(jié)構(gòu)可知結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F，N原子雜化軌道數(shù)目為3，存在順?lè)串悩?gòu)，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；
（5）a．N₂O與CO₂是等電子體，結(jié)構(gòu)相似；
b．同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，而ⅡA族、ⅤA族的第一電離能大于同周期相鄰元素的；
c．原子數(shù)目相等、價(jià)電子總數(shù)也相等的微粒互為等電子體；
d．HCOOH分子間能形成氫鍵，CH₃OCH₃不能形成分子間氫鍵；
（6）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中⁸⁵Kr原子數(shù)目，設(shè)晶體中與每個(gè)⁸⁵Kr原子相緊鄰的⁸⁵Kr原子有n個(gè)，以頂點(diǎn)原子研究，與緊鄰的原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，故n=$\frac{8×3}{2}$=12；
結(jié)合晶胞中具有原子數(shù)目，用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶體密度．

解答 解：（1）基態(tài)O原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，核外沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的電子，即核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有8種，s能級(jí)電子云為球形，p能級(jí)電子云為啞鈴形，
故答案為：8；2；
（2）Zn原子核外電子數(shù)為30，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；
（3）（NH₄）₂SO₄中銨根離子與硫酸根之間形成離子鍵，硫酸根離子中存在共價(jià)鍵，而銨根離子中含有共價(jià)鍵、配位鍵，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵；
（4）N和F能形成化合物N₂F₂，由8電子結(jié)構(gòu)可知結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F，N原子雜化軌道數(shù)目為3，N原子采取sp²雜化，其中一種結(jié)構(gòu)式為：，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故1mol N₂F₂分子中所含有σ鍵的數(shù)目是3N_A，
故答案為：sp²；；3N_A；
（5）a．N₂O與CO₂是等電子體，結(jié)構(gòu)相似，故N₂O是直線形結(jié)構(gòu)，故a正確；
b．同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，而ⅡA族、ⅤA族的第一電離能大于同周期相鄰元素的，故第一電離能N＞O＞C，故b錯(cuò)誤；
c．O₃與SO₂、NO₂^-中原子數(shù)目均為3、價(jià)電子總數(shù)均為18，三者互為等電子體，故c正確；
d．HCOOH分子間能形成氫鍵，CH₃OCH₃不能形成分子間氫鍵，是導(dǎo)致HCOOH的沸點(diǎn)比CH₃OCH₃的高的主要原因，故d錯(cuò)誤．
故選：ac；
（6）設(shè)晶胞中所含⁸⁵Kr原子數(shù)為m，根據(jù)均攤法可知m=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，設(shè)晶體中與每個(gè)⁸⁵Kr原子相緊鄰的⁸⁵Kr原子有n個(gè)，以頂點(diǎn)原子研究，與緊鄰的原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，故n=$\frac{8×3}{2}$=12，則$\frac{m}{n}$=$\frac{1}{3}$，
晶胞質(zhì)量=4×$\frac{85g/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$，晶胞的邊長(zhǎng)為a nm，則⁸⁵Kr晶體的密度為 4×$\frac{85g/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$÷（a×10^-7 cm）³=$\frac{3.4×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：$\frac{1}{3}$；$\frac{3.4×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、化學(xué)鍵、等電子體、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、電離能、晶胞計(jì)算等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的綜合考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)．