Question

15．可以由下列反應(yīng)合成三聚氰胺：
CaO+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂+CO↑
CaC₂+N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaCN₂+C
CaCN₂+2H₂O═NH₂CN+Ca（OH）₂
NH₂CN與水反應(yīng)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(nèi)層排滿電子的基態(tài)原子的價層電子排布式3d¹⁰4s²．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CO₂（填化學(xué)式），由此可以推知CN${\;}_{2}^{2-}$的空間構(gòu)型為直線形．
（2）尿素分子中C原子采取sp²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C結(jié)合，在腎臟內(nèi)易形成結(jié)石．
A．共價鍵　　B．離子鍵　　C．分子間氫鍵
（4）CaO晶胞如圖所示，CaO晶體中Ca²⁺的配位數(shù)為6．已知CaO晶體的密度為ρ，用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，求晶胞中距離最近的兩個鈣離子之間的距離$\sqrt{2}$$\root{3}{\frac{28}{ρ×6.02×1{0}^{23}}}$（已知Ca-40、O-16，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(dǎo)致兩者晶格能差異的主要原因是CaO晶體中Ca ²⁺、O ^2-的帶電量大于NaCl晶體中Na⁺、Cl^-的帶電量．

Answer 1

分析 （1）與Ca在同一周期且最外層電子數(shù)相同、內(nèi)層排滿電子的基態(tài)原子是鋅，根據(jù)構(gòu)造原理寫出該原子的核外電子排布式；根據(jù)等電子體的概念確定與CN₂^2-互為等電子體的分子，根據(jù)二氧化碳的空間構(gòu)型確定CN₂^2-離子的空間構(gòu)型；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定尿素的VSEPR模型，根據(jù)模型確定其雜化方式；
（3）氫鍵普遍存在于已經(jīng)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(zhì)量除體積，摩爾質(zhì)量除阿佛加德羅常數(shù)等于一個分子的質(zhì)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(nèi)層排滿電子的基態(tài)原子是鋅，根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)的鋅原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²，價電子排布式為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(jié)構(gòu)相似，二氧化碳分子是直線形，所以CN₂^2-離子的空間構(gòu)型是直線形，
故答案為：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(gòu)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(jié)合，在腎臟內(nèi)易形成結(jié)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(jié)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$\frac{1}{8}$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×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$，即含$\frac{1}{2}$個CaO，其質(zhì)量為$\frac{1}{2}$×$\frac{56}{6.02×10{\;}^{23}}$，設(shè)其邊長為a，則其體積為a³，據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$得：ρ×a³=$\frac{1}{2}$×$\frac{56}{6.02×10{\;}^{23}}$，a=$\root{3}{\frac{56}{2×ρ×6.02×10{\;}^{23}}}$，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=$\sqrt{2}$a=$\sqrt{2}$×$\root{3}{\frac{56}{2×ρ×6.02×10{\;}^{23}}}$=$\sqrt{2}$$\root{3}{\frac{28}{ρ×6.02×1{0}^{23}}}$；晶格能大小與離子帶電量成正比，CaO晶體中Ca ²⁺、O ^2-的帶電量大于NaCl晶體中Na⁺、Cl^-的帶電量，導(dǎo)致的氧化鈣晶格能大于氯化鈉的晶格能，
故答案為：6；$\sqrt{2}$$\root{3}{\frac{28}{ρ×6.02×1{0}^{23}}}$；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(zhì)結(jié)構(gòu)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)．