Question

【题目】中国古代文献中记载了大量古代化学的研究成果，《本草纲目》中记载：“(火药)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以为烽燧铳机诸药者”，反应原理为：S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。

(1)氮原子的价层电子排布图为___________，烟花燃放过程中，钾元素中的电子跃迁的方式是___________，K、S、N、O四种元素第一电离能由大到小的顺序为___________。上述反应涉及的元素中电负性最大的是___________(填元素符号)。

(2)碳元素除可形成常见的氧化物CO、CO2外，还可形成C2O3(结构式为)。C2O3与水反应可生成草酸(HOOC—COOH)。

①C2O3中碳原子的杂化轨道类型为___________，CO2分子的立体构型为___________。

②草酸与正丁酸(CH3CH2CH2COOH)的相对分子质量相差2，二者的熔点分别为101℃、-7.9℃，导致这种差异的最主要原因可能是______________________。

③CO分子中π键与σ键个数比为___________。

(3)超氧化钾的晶胞结构图如下：

则与K+等距离且最近的K+个数为___________，若晶胞参数为dpm，则该超氧化物的密度为___________g·cm－3(用含d、NA的代数式表示，设NA表示阿伏加德罗常数的值)。

Answer 1

【答案】 由高能量状态跃迁到低能量状态 N>O>S>K O sp2 直线型 草酸分子间能形成更多氢键 2：1 12

【解析】

根据核外电子排布特点及非金属性强弱比较第一电离能大小；根据等电子体结构及杂化轨道理论分析分子的空间结构；根据晶胞的结构计算晶胞的密度。

(1)N原子价电子数为5，其电子排布图为；焰色反应属于发射光谱，故电子是由高能量状态跃迁到低能量状态，由第一电离能递变规律及N原子的2p能级处于半充满状态得第一电离能的大小顺序为N>O>S>K；上述反应涉及的元素中氧元素的非金属性最强，故电负性最大，

故答案为：；；由高能量状态跃迁到低能量状态；N>O>S>K；O；

(2)①C2O3中碳原子形成3个σ键、为sp2杂化；CO2中C原子采取sp杂化，立体构型为直线型；

②草酸分子中有2个O-H键，丁酸分子中只含有一个O-H键，故草酸分子间形成的氢键数目比丁酸分子间形成的氢键数目多，因此其沸点比较高；

③CO与N2互为等电子体，结构相似，故π键与σ键个数比为2:1；

故答案为：sp2；直线型；草酸分子间能形成更多氢键；2：1；

(3)由晶胞图知，同一平面内与K+距离相等且最近的K+有4个，通过某一个K+且相互垂直的平面有3个，故共有12个K+符合条件；由均摊原理知每个晶胞中含有4个KO2，质量为4/NA×71g，晶胞的体积为d3×10-30cm3，故密度为：g/cm3，

故答案为：12； 。