Question

【題目】中國古代文獻中記載了大量古代化學的研究成果，《本草綱目》中記載：“(火藥)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以為烽燧銃機諸藥者”，反應原理為：S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。

(1)氮原子的價層電子排布圖為___________，煙花燃放過程中，鉀元素中的電子躍遷的方式是___________，K、S、N、O四種元素第一電離能由大到小的順序為___________。上述反應涉及的元素中電負性最大的是___________(填元素符號)。

(2)碳元素除可形成常見的氧化物CO、CO2外，還可形成C2O3(結構式為)。C2O3與水反應可生成草酸(HOOC—COOH)。

①C2O3中碳原子的雜化軌道類型為___________，CO2分子的立體構型為___________。

②草酸與正丁酸(CH3CH2CH2COOH)的相對分子質量相差2，二者的熔點分別為101℃、-7.9℃，導致這種差異的最主要原因可能是______________________。

③CO分子中π鍵與σ鍵個數比為___________。

(3)超氧化鉀的晶胞結構圖如下：

則與K+等距離且最近的K+個數為___________，若晶胞參數為dpm，則該超氧化物的密度為___________g·cm－3(用含d、NA的代數式表示，設NA表示阿伏加德羅常數的值)。

Answer 1

【答案】 由高能量狀態躍遷到低能量狀態 N>O>S>K O sp2 直線型 草酸分子間能形成更多氫鍵 2：1 12

【解析】

根據核外電子排布特點及非金屬性強弱比較第一電離能大小；根據等電子體結構及雜化軌道理論分析分子的空間結構；根據晶胞的結構計算晶胞的密度。

(1)N原子價電子數為5，其電子排布圖為；焰色反應屬于發射光譜，故電子是由高能量狀態躍遷到低能量狀態，由第一電離能遞變規律及N原子的2p能級處于半充滿狀態得第一電離能的大小順序為N>O>S>K；上述反應涉及的元素中氧元素的非金屬性最強，故電負性最大，

故答案為：；；由高能量狀態躍遷到低能量狀態；N>O>S>K；O；

(2)①C2O3中碳原子形成3個σ鍵、為sp2雜化；CO2中C原子采取sp雜化，立體構型為直線型；

②草酸分子中有2個O-H鍵，丁酸分子中只含有一個O-H鍵，故草酸分子間形成的氫鍵數目比丁酸分子間形成的氫鍵數目多，因此其沸點比較高；

③CO與N2互為等電子體，結構相似，故π鍵與σ鍵個數比為2:1；

故答案為：sp2；直線型；草酸分子間能形成更多氫鍵；2：1；

(3)由晶胞圖知，同一平面內與K+距離相等且最近的K+有4個，通過某一個K+且相互垂直的平面有3個，故共有12個K+符合條件；由均攤原理知每個晶胞中含有4個KO2，質量為4/NA×71g，晶胞的體積為d3×10-30cm3，故密度為：g/cm3，

故答案為：12； 。