Question

2009年诺贝尔化学奖奖励的是对生命一个核心过程的研究--核糖体将DNA信息“翻译”成生命，三位科学家利用X射线结晶学技术标出了构成核糖体的无数个原子每个所在的位置．
（1）蛋白质和核糖均由H、C、N、O、S等元素组成，以下说法不正确的是

 

．
A．O元素的第一电离能大于N元素的第一电离能
B．H₂O的热稳定性强于H₂S是因为H₂O分子间存在氢键
C．NH₃分子中氮原子采用sp²杂化
D．CO₂与COS（硫化羰）互为等电子体
E．一个NNNH₂NNH₂NH₂（毒奶粉事件的配角）分子中共含有15个σ键
（2）基态碳（C）原子的轨道表示式为

 

．

（3）水也是生命必需物质．冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物．其中冰-Ⅶ的晶体结构为一个如右图所示的立方晶胞，每个水分子可与周围

 

个水分子以氢键结合，晶体中，1mol水可形成

 

mol氢键．
（4）生命活动中的另一种重要化合物的结构如右图：该分子中的手性碳原子共有

 

个，碳原子的杂化方式共有

 

种．

Answer 1

考点：元素周期律的作用,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,含有氢键的物质

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）第2周期到第4周期中，第ⅤA族元素的原子第一电离能比第ⅥA族大，氧元素的第一电离能小于氮元素的第一电离能；热稳定性是化学性质，取决于共价键的强弱，H₂O的热稳定性强于H₂S是因为H-O键的稳定性大于H-S键；NH₃分子中的化学键均为单键，故氮原子采用sp³杂化；CO₂与COS原子数目相同、价电子总数相同，二者互为等电子体；一个NNNH₂NNH_2^NH₂分子中共含有11个σ键；
（2）碳原子核外有6个电子，根据构造原理、泡利原理、洪特规则可写出基态碳（C）原子的轨道表示式；
（3）以立方体中的水分子为研究对象，每个水分子形成4条氢键；每一条氢键连接2个水分子，故冰晶体中氢键数目为水分子数目的2倍；
（4）在有机物分子中若某一个碳原子连接4个不同的原子或基团，则这种碳原子称为“手性碳原子”．图中下边五元环上的4个碳均为手性碳原子；图中碳原子形成的化学键有单键和双键两种，单键碳原子为sp³杂化，双键碳原子为sp²杂化，碳原子的杂化方式共有2种．

解答： 解：（1）A．第2周期到第4周期中，第ⅤA族元素的原子第一电离能比第ⅥA族大，氧元素的第一电离能小于氮元素的第一电离能，故A错；
B．热稳定性是化学性质，取决于共价键的强弱，H₂O的热稳定性强于H₂S是因为H-O键的稳定性大于H-S键，故B错；
C．NH₃分子中的化学键均为单键，故氮原子采用sp³杂化，故C错；
D．CO₂与COS原子数目相同、价电子总数相同，二者互为等电子体，故D正确；
E．一个NNNH₂NNH_2^NH₂分子中共含有11个σ键，故E错．
故答案为：ABC
（2）碳原子核外有6个电子，根据构造原理、泡利原理、洪特规则可写出基态碳（C）原子的轨道表示式，为，
故答案为：
（3）以立方体中的水分子为研究对象，每个水分子形成4条氢键；每一条氢键连接2个水分子，故冰晶体中氢键数目为水分子数目的2倍．故答案为：4；2 
（4）在有机物分子中若某一个碳原子连接4个不同的原子或基团，则这种碳原子称为“手性碳原子”．图中下边五元环上的4个碳均为手性碳原子；图中碳原子形成的化学键有单键和双键两种，单键碳原子为sp³杂化，双键碳原子为sp²杂化，碳原子的杂化方式共有2种．故答案为：4；2

点评：解答本题应注意以下三点：（1）杂化类型的判断方法；（2）冰晶体中氢键数目与水分子数目的关系；（3）碳原子的成键特点．