Question

【題目】離子液體是一類具有很高應用價值的綠色溶劑和催化劑，其中的EMIM+離子由H、C、N三種元素組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。回答下列問題：

（1）碳原子價層電子的軌道表達式為__，基態(tài)碳原子中，核外電子占據(jù)的最高能級的電子云輪廓圖為__形。

（2）根據(jù)價層電子對互斥理論，NH3、NO3-、NO2-中，中心原子價層電子對數(shù)不同于其他兩種粒子的是__。NH3比PH3的沸點高，原因是__。

（3）氮元素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的原因是__。

（4）EMIM+離子中，碳原子的雜化軌道類型為__。分子中的大π鍵可用符號Π表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)（如苯分子中的大π鍵可表示為Π），則EMIM+離子中的大π鍵應表示為__。

（5）立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠高于金剛石，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。立方氮化硼屬于__晶體，其中硼原子的配位數(shù)為__。已知：立方氮化硼密度為dg/cm3，B原子半徑為xpm，N原子半徑為ypm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶胞中原子的空間利用率為__（列出化簡后的計算式）。

Answer 1

【答案】 啞鈴 NH3 氨分子間存在氫鍵 基態(tài)氮原子電子占據(jù)的最高能級為半充滿，較穩(wěn)定 sp2、sp3 Π 原子 4

【解析】

根據(jù)核外電子排布原則確定電子排布圖，根據(jù)價層電子對互斥理論計算價層電子對數(shù)，根據(jù)第一電離能的規(guī)律比較第一電離能，根據(jù)軌道雜化理論確定雜化軌道類型，根據(jù)大π鍵形成的原理確定大π鍵的表示，根據(jù)晶體知識確定晶胞類型、配位數(shù)及空間占有率。

（1）碳原子價電子數(shù)為4，價電子排布式為2s22p2，所以價層電子的軌道表達式為；基態(tài)碳原子核外電子占據(jù)的最高能級為2p，2p軌道的電子云輪廓圖為啞鈴形；

（2）NH3中N原子價層電子對數(shù)為，

中N原子價層電子對數(shù)，

中N原子價層電子對數(shù)，所以中心原子價層電子對數(shù)不同于其他其他兩種粒子的是NH3； NH3比PH3的沸點高是因為NH3分子間存在氫鍵，而PH3分子間只有范德華力；

（3）第VA族比同周期相鄰元素都大，是因為最高能級p軌道上電子數(shù)為特殊的半充滿狀態(tài)，能量低、較穩(wěn)定，所以氮元素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的原因是基態(tài)氮原子電子占據(jù)的最高能級為半充滿，較穩(wěn)定；

（4）根據(jù)圖中EMIM+離子中鍵總數(shù)為5個，根據(jù)圖像，EMIM+離子中C原子的空間構(gòu)型有四面體和平面三角形兩種，即C原子采用sp3、sp2雜化；EMIM+離子有6個電子可形成大π鍵，形成的大π鍵原子數(shù)為5，故可用符號Π表示；

（5）立方氮化硼硬度僅次于金剛石，晶體類型類似于金剛石，是原子晶體；晶胞中每個N原子連接4個B原子，氮化硼化學式BN，所以晶胞中每個B原子也連接4個N原子，即硼原子的配位數(shù)為4；晶胞中N原子數(shù)為4， B原子數(shù)，晶胞質(zhì)量為，晶胞體積為，B、N原子的總體積為，晶胞中原子的空間利用率為；