Question

【题目】已知可以由下列反应合成三聚氰胺：CaO＋3CCaC2＋CO↑，CaC2＋N2CaCN2＋C，CaCN2＋2H2O===NH2CN＋Ca(OH)2，NH2CN与水反应生成尿素[CO(NH2)2]，尿素合成三聚氰胺。

（1）写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式：_____。

CaCN2中阴离子为CN22-，与CN22-互为等电子体的分子有N2O和___(填化学式)，由此可以推知CN22-的空间构型为___。

（2）尿素分子中C原子采取____杂化。尿素分子的结构简式是____。

（3）三聚氰胺俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过____结合，在肾脏内易形成结石。

（4）H2与O2发生反应的过程用模型图示如下（“—”表示化学键）：

其中过程Ⅰ是___过程（填“吸热”、“放热”或“没有能量变化”）。图④中产生了由极性键构成的_______分子（填“极性”或“非极性”）。

（5）CaO晶胞如图所示，CaO晶体中Ca2+的配位数为_____。

已知CaO晶体的密度为ρ，求晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离_____（列出计算式）CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为：CaO3401kJ·mol-1、NaCl786kJ·mol-1。导致两者晶格能差异的主要原因是________。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2 CO2 直线形 sp2 分子间氢键 吸热 极性 6 × CaO晶体中的Ca2+、O2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量

【解析】

(1)Ca位于第四周期、最外层电子数为2，最外层电子数为2、内层排满电子的第四周期元素原子是Zn，根据核外电子排布规律书写；根据等电子体的概念确定与CN22-互为等电子体的分子，根据二氧化碳的空间构型确定CN22-离子的空间构型；

(2)根据价层电子对互斥理论确定尿素的VSEPR模型，根据模型确定其杂化方式和分子空间结构；

(3)氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间；

(4)破坏化学键要吸收能量；根据水的结构判断分子的极性；

(5)以钙离子为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，从而确定钙离子配位数；根据均摊法计算晶胞的质量和体积，求出晶胞参数，晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离为体对角线的一半；晶格能大小与离子带电量成正比，与离子半径成反比。

(1)Ca位于第四周期、最外层电子数为2，最外层电子数为2、内层排满电子的第四周期元素原子是Zn，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；与CN22-互为等电子体的分子有N2O和CO2；等电子体具有相同的价电子数、原子总数，结构相似，二氧化碳分子是直线形，所以CN22-离子的空间构型是直线形，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；CO2；直线形；

(2)CO(NH2)2分子的中心原子C原子上含有三个σ键一个π键，所以空间构型是平面三角形，碳原子采取sp2杂化，尿素分子的结构简式是，故答案为：sp2；；

(3)三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键，所以是通过分子间氢键结合，在肾脏内易形成结石，故答案为：分子间氢键；

(4)过程Ⅰ中破坏化学键要吸收能量；图④中产生了由极性键构成的水分子，水分子空间结构为V形，结构不对称，正负电荷中心不重叠，为极性分子，故答案为：吸热；极性；

(5)以钙离子为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，结合图片知，钙离子的配位数是6；把CaO晶胞看作有8个小立方体无隙并置而成，取立方体作为研究对象，利用均摊法计算出Ca 2+、O 2-的个数分别为：4×=，即含 个CaO，其质量为，设立方体的边长为a，则其体积为a3，据公式ρ=得：ρ×a3=，a=，从上图可以看出，处于正方形对角线的两个钙离子的间距最小，所以晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离d=a=×；晶格能大小与离子带电量成正比，CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量，导致的氧化钙晶格能大于氯化钠的晶格能，故答案为：6；×；CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量。