Question

【题目】[化学—选修3：物质结构与性质] 化学作为一门基础自然科学，在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。

（1）高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7，其中1/3的Cu以罕见的Cu3+形式存在。Cu在元素周期表中的位置为_______，基态Cu3+的核外电子排布式为____________。

（2）磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若构成化合物的阳离子有未成对电子时，则该化合物具有磁性。下列物质适合作录音磁带磁粉原料的为____（填选项字母）。

A．V2O5 B．CrO2 C．PbO D．ZnO

（3）屠呦呦因在抗疟药——青蒿素研究中的杰出贡献，成为首获科学类诺贝尔奖的中国人。青蒿素的结构简式如图l所示，其组成元素的电负性由大到小的顺序为___________；碳原子的杂化方式有_______。

（4）“可燃冰”因储量大、污染小被视为未来石油的替代能源，由甲烷和水形成的“可燃冰”结构如图2所示。

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力为________________。

②H2O的VSEPR模型为___________，比较键角的大小：H2O_______CH4（填“>”“<”或“=”），原因为___________________________________。

（5）锂离子电池在便携式电子设备以及电动汽车、卫星等领域显示出广阔的应用前景，该电池负极材料为石墨，石墨为层状结构（如图3），其晶胞结构如图4所示，该晶胞中有__________个碳原子。已知石墨的层间距为apm，C-C键长为b pm，阿伏伽德罗常数的值为NA，则石墨晶体的密度为_________________g·cm-3（列出计算式）。

Answer 1

【答案】第四周期第I B族 [Ar] 3d8 B O＞C＞H sp2、sp3 氢键、范德华力 四面体形 ＜ 甲烷分子的杂化轨道中无孤电子对，而H2O分子有两对孤对电子，孤对电子与成键电子的排斥力大、键角小 4 或或

【解析】

（1）据元素周期表得，铜在周期表中位于：第四周期第ⅠB族；铜是29号元素故Cu3+的核外电子排布式为：[Ar] 3d8；

（2）四价Cr核外有未成对电子故有磁性，答案选B；

（3）由图1得，组成元素是CHO三种元素，故其电负性由大到小的顺序为：O＞C＞H；其中碳原子存在双键和单键故为sp2、sp3杂化；

（4）①可燃冰中存在水，故有氢键，分子之间存在范德华力；②水分子中价层电子对个数=2+×(6-2×1)=4且含有2个孤电子对，所以其空间构型为四面体结构；甲烷分子的杂化轨道中无孤电子对，而H2O分子有两对孤对电子，孤对电子与成键电子的排斥力大、键角小，故H2O＜CH4；

（5）中间四个顶点代表的原子被四个相邻的晶胞所共享，这样每个晶胞中只分摊到0.25个原子，一个晶胞中含有碳原子数=0.25×4=1，上层和下层八个顶点各属于八个晶胞每个晶胞只分摊到，一个晶胞中含有碳原子数=×8=1，体心上一个，上下面上各占半个共1个，故一个晶胞中含有碳原子数4个碳原子；密度=质量/体积===。