Question

【題目】鋁試劑：(NH4)3C19H8(OH)3(COO)3，其商品名為阿羅明拿，可用來鑒定溶液中的鋁離子。請回答下列問題：

（1）碳原子價層電子的電子排布圖_______。

（2）第二周期部分元素的第一電離能變化趨勢如圖1所示，其中除氮元素外，其他元素的第一電離能自左而右依次增大的原因是____________；氮元素的第一電離能呈現(xiàn)異常的原因是____。

（3）經(jīng)X射線衍射測得阿羅明拿的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

①從結(jié)構(gòu)角度分析，阿羅明拿中的NH4+與氨分子的相同之處為_________，不同之處為_________。（填標(biāo)號）

A 中心原子的雜化軌道類型

B 中心原子的價層電子對數(shù)

C 立體結(jié)構(gòu)

②阿羅明拿中1個(NH4)3C19H8(OH)3(COO)3單元的C—Oσ鍵總數(shù)為_______個。分子中的大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)，則阿羅明拿中苯環(huán)的大π鍵應(yīng)表示為______________。

③圖2中虛線代表氫鍵，其表示式為（NH4+）N-H---O（COO-）、____________、____________。

（4）阿羅明拿的晶體密度為d g·cm-3，其立方晶胞參數(shù)為a nm，晶胞中含有y個(NH4)3C19H8(OH)3(COO)3單元，該單元的相對質(zhì)量為M，則y的計算表達式為______________（NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值）。

Answer 1

【答案】 從左到右原子半徑減小，元素金屬性減弱，失電子能力減弱 氮原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，具有穩(wěn)定性，不易失去電子 AB C 9 （NH4+）N-H---O（OH） （OH）O-H---O（COO-）

【解析】

（1）碳原子電子排布式為1s22s22p2，其價層電子的電子排布圖為。

（2）元素的第一電離能是氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子變?yōu)闅鈶B(tài)基態(tài)正離子時需要的最低能量。失去電子越難，第一電離能越大。同一周期元素從左到右，原子半徑逐漸減小，原子核對核外電子的束縛力逐漸增強，失去電子越來越難，所以元素的第一電離能逐漸增大。但氮元素的2p軌道上有3個電子，是比較穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu)，所以失去一個電子比較困難，所以其第一電離能比氧大。

（3）①從結(jié)構(gòu)角度分析， NH4+與氨分子的中心原子N原子的價層電子對數(shù)均為4，均為sp3雜化，但NH4+是正四面體，而NH3為三角錐形，故相同之處選AB，不同之處選C。

②(NH4)3C19H8(OH)3(COO)3中有羥基和酯基，每個羥基的氧原子都和碳原子結(jié)合形成C—Oσ鍵，每個酯基中有2個C—Oσ鍵，所以1個(NH4)3C19H8(OH)3(COO)3單元的C—Oσ鍵總數(shù)為3+3×2=9個。苯環(huán)上的碳原子是sp2雜化，每個碳原子還剩一個p軌道上的電子形成大π鍵，參與形成大π鍵的原子數(shù)為6，參與形成大π鍵的電子數(shù)也為6，則阿羅明拿中苯環(huán)的大π鍵應(yīng)表示為。

③從圖2可以看出，氫鍵存在于NH4+中的H和COO-的氧原子之間，其表示式為（NH4+）N-H---O（COO-），還存在于NH4+中的H和羥基的O之間，表示式為（NH4+）N-H---O（OH），還存在于羥基中的H和COO-的氧原子之間，其表示式為（OH）O-H---O（COO-）。

（4）立方晶胞參數(shù)為a nm，所以晶胞的體積為(a×10-7)3cm3，阿羅明拿的晶體密度為d g·cm-3，所以一個晶胞的質(zhì)量為(a×10-7)3dg。根據(jù)其晶胞中含有y個(NH4)3C19H8(OH)3(COO)3單元，該單元的相對質(zhì)量為M，則一個晶胞的質(zhì)量為g，所以(a×10-7)3d =，y=。