Question

14．可以由下列反应合成三聚氰胺：CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO↑，CaC₂+N₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaCN₂+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价层电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²．CaCN₂中阴离子为CN₂^2-，与CN₂^2-互为等电子体的分子有N₂O和CO₂（填化学式），由此可以推知CN₂^2-的空间构型为直线形．
（2）尿素分子中C原子采取sp²杂化．
（3）三聚氰胺（       ）俗称“蛋白精”，三聚氰酸（        ）．

①三聚氰酸所含元素电负性由大到小的顺序是O＞N＞C＞H，第一电离能（除氢外）由大到小的顺序是：N＞O＞C．
②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C结合，在肾脏
内易形成结石．
A．共价键　　            B．离子键　            　C．分子间氢键
（4）CaO晶胞如图所示，CaO晶体中Ca²⁺的配位数为6．
已知CaO晶体的密度为ρg/cm³，用N_A表示阿伏加德罗常数，求晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离$\sqrt{2}\root{3}{\frac{28}{ρ{N}_{A}}}$cm． CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为CaO 3401kJ•mol^-1、NaCl 786kJ•mol^-1．导致两者晶格能差异的主要原因是CaO晶体中Ca²⁺、O^2-的带电量大于NaCl晶体中Na⁺、Cl^-的带电量．

Answer 1

分析 （1）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是锌，根据构造原理写出该原子的核外电子排布式；等电子体原子总数相等，价电子总数相同，根据二氧化碳的空间构型确定CN₂^2-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）①原子的得电子能力越强，其电负性的数值越大；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，据此判断第一电离能大小顺序；
②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）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；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；密度等于质量除体积，摩尔质量除阿佛加德罗常数等于一个分子的质量，选择CaO晶胞中的小立方体模型列式求解钙离子间距；晶格能大小与离子带电量成正比，与离子半径成反比．

解答 解：（1）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是锌，根据构造原理，基态的锌原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；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CN₂^2-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分子中中心原子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，故答案为：sp²；
（3）①元素原子的得电子能力越强，则电负性越大，所以O＞N＞C；
同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，C、N、O元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N处于第VA族，所以第一电离能N＞O＞C，故答案为：O＞N＞C＞H；N＞O＞C；
②三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：C；
（4）以钙离子为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，上下左右前后，结合图片知，钙离子的配位数是6，以钙离子为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，从上图可以看出，处于正方形对角线的两个离子的间距最小，所以晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离d=$\sqrt{2}$a=$\sqrt{2}$×$\root{3}{\frac{56}{2ρ×{N}_{A}}}$=$\sqrt{2}\root{3}{\frac{28}{ρ{N}_{A}}}$；晶格能大小与离子带电量成正比，CaO晶体中Ca²⁺、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；$\sqrt{2}\root{3}{\frac{28}{ρ{N}_{A}}}$；CaO晶体中Ca²⁺、O^2-的带电量大于NaCl晶体中Na⁺、Cl^-的带电量．

点评 本题考查了物质结构知识，难度不大，易错点是配位数的确定，以一种微粒为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，从而确定配位数．