Question

20．（CN）₂、（OCN）₂、（SCN）₂ 等被称为拟卤素，可分别由CN^-、OCN^-、SCN^-等氧化得到．
回答下列问题：
（1）N、O、S 的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S．
（2）写出两种结构与OCN^-相似的三原子分子CO₂、N₂O、CS₂等（填分子式）．
（3）Fe₄[Fe（CN）₆]₃是较早发现的CN^-配合物，其中铁元素呈现两种不同的价态．配离子的中心原子核外电子排布式为[Ar]3d⁶（或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶）．
（4）（CN）₂ 在一定条件下氢化可以得到乙二胺（H₂NCH₂CH₂NH₂）．
①（CN）₂的空间构型为直线形，其中C 原子的轨道杂化方式为sp杂化；1mol （CN）₂中含有π 键的数目为2.408×10²⁴（或4N_A）．
②乙二胺（H₂NCH₂CH₂NH₂）和三甲胺[（CH₃）₃N]中沸点较高的是：乙二胺，判断的依据是：乙二胺分子间形成氢键，三甲胺分子中N原子上无氢，无法形成氢键．
（5）CN^-配合物用于黄金冶炼．金的立方晶胞结构如图所示．
晶体中每个Au 原子周围紧邻等距的Au 原子有12个；晶胞中Au 原子的体积占晶胞体积的百分率为74%．（计算结果保留2 位有效数字）

Answer 1

分析 （1）同一周期，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第VA族元素大于第VIA族元素，同一主族，元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小；
（2）原子个数相等且价电子数相等的分子或离子为等电子体，等电子体结构相似；
（3）配合物中心离子为Fe²⁺，根据其核外电子数，写出核外电子排布式；
（4）①根据价层电子对互斥理论判断该分子空间构型，其中C 原子价层电子对为2，据此判断轨道杂化方式，共价单键为σ键，共价双键中一个是σ键一个是π键，共价三键中一个是σ键两个是π键；
②氢键影响物质的溶沸点，乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，但三甲胺[N（CH₃）₃]分子之间不能形成氢键；
（5）Au位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的Au为例，与它距离最近的Au分布在与该顶点相连的12个面的面心上，在晶胞结构中，晶胞的面对角线等于Au原子半径的4倍，空间利用率=$\frac{所有Au原子体积}{晶胞体积}$×100%，据此计算晶胞中Au 原子的体积占晶胞体积的百分率．

解答 解：（1）同一周期，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第VA族元素大于第VIA族元素，同一主族，元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以第一电离能大小顺序是：N＞O＞S，
故答案为：N＞O＞S；
（2）等电子体结构相似，OCN^-含有3个原子，价电子总数为6+4+5+1=16，故其等电子体为CO₂、N₂O、CS₂等，它们结构与OCN^-相似，
故答案为：CO₂、N₂O、CS₂等；
（3）配合物中心离子为Fe²⁺，核外电子数为24，其价电子排布式为：3d⁶，内部电子排布式与Ar核外电子排布式完全一样，故其离子排布式为：[Ar]3d⁶（或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶），
故答案为：[Ar]3d⁶（或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶）；
（4）①该分子的结构式为N≡C-C≡N，其中C 原子价层电子对为2，C 原子的轨道杂化方式为sp杂化，空间构型为直线形，该分子中含有3个σ键4个π键，1mol （CN）₂中含有π 键的数目为2.408×10²⁴（或4N_A），
故答案为：直线形；sp杂化；2.408×10²⁴（或4N_A）；
②分子之间可以形成氢键使物质的溶沸点升高，乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之间可以形成氢键，三甲胺[N（CH₃）₃]分子中N原子上无氢，分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高，
故答案为：乙二胺；乙二胺分子间形成氢键．三甲胺分子中N原子上无氢，无法形成氢键；
（5）Au位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的Au为例，与它距离最近的Au分布在与该顶点相连的12个面的面心上，Au原子半径为d，对角线上三个Au原子相邻，对角线长度=4d，则晶胞棱长=$\sqrt{\frac{（4d）^{2}}{2}}$=2$\sqrt{2}$d，晶胞体积=（2$\sqrt{2}$d）³，该晶胞中Au原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{（2\sqrt{2}d）^{3}}$g/cm³=$\frac{\sqrt{2}M}{8{N}_{A}{d}^{3}}$g/cm³；每个Au原子体积=$\frac{4}{3}$πd3，该晶胞中含有4个Au原子，所以晶胞中所有Au原子体积=4×$\frac{4}{3}$πd3，空间利用率=$\frac{所有Au原子体积}{晶胞体积}$×100%=$\frac{4×\frac{4}{3}×π×{d}^{3}}{（2\sqrt{2}d）^{3}}$=74%，
故答案为：12； 74%．

点评 本题考查物质结构和性质有关知识，涉及第一电离能的判断、等电子体的性质，核外电子排布式的书写，侧重于考查晶胞结构的分析和计算，注意同一周期中第一电离能的变化趋势及异常现象，为易错点，注意利用均摊法计算晶胞中各种原子个数，题目难度中等．