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)硫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O2 - 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 直线形 草酸分子之间能形成更多的氢键 2 : 1 6 284×1030 /(NA·d3) 或 2.84×1032 /(NA·d3)

【解析】

（1）基态S原子价电子排布式为3s23p3，结合泡利原理、洪特规则，价电子排布图为；烟花燃放过程中，钾元素中的电子由高能量状态跃迁到低能量状态，以光的形式释放能量；金属的第一电离能小于非金属元素的，N原子元素2p能级为半充满稳定状态，N元素的第一电离能高于O元素的，同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能：N＞O＞S＞K；同周期自左而右电负性增大、同主族自上而下电负性减小，故O的电负性最大；

（2）①C2O3中碳原子没有孤对电子、形成3个σ键，杂化轨道数目为3，C原子采取sp2杂化；CO2分子中碳原子没有孤对电子，价层电子对数为2，其立体构型为直线形；

②草酸分子含有2个“O-H”键，正丁酸分子含有1个“O-H”键，草酸分子之间形成更多的氢键，故草酸的沸点故正丁酸高的多；

③CO分子与N2互为等电子体，结构相似，故CO的结构式为C≡O，三键含有1个σ键、2个π键，故CO分子中π键与σ键个数比为2：1；

（3）以顶点K＋研究，其平面上与其距离最近的O2-有4个，上方和下方各有一个，共有6个。晶胞中K＋离子数目=8×1/8+6×1/2=4、O2－离子数目=12×1/4+1=4，晶胞质量=4×71/NAg，晶体密度=4×71/NAg÷（d×10-10 cm ）3=4×71/NA×(d×10-10)3 g·cm-3=284×1030 /(NA·d3) 或 2.84×1032 /(NA·d3)。