Question

【題目】離子液體是一類具有很高應(yīng)用價(jià)值的綠色溶劑和催化劑，其中的EMIM+離子由H、C、N三種元素組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。回答下列問題：

(1)碳原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為__________，基態(tài)碳原子中，核外電子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖為_________形。

(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，NH3、NO3－、NO2－中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他兩種粒子的是_______；NO3－與NO2－中O-N-O的鍵角：NO3－____ NO2－(填“＜”、“＞”“＝”)。

(3)EMIM+離子與金屬陽離子形成的離子化合物常溫下呈液態(tài)的原因是____________。

(4)EMIM+離子中，碳原子的雜化軌道類型為___________。分子中的大π鍵可用符號(hào)πnm表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)，則EMIM+離子中的大π鍵應(yīng)表示為________。

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。立方氮化硼屬于_______晶體，其中硼原子的配位數(shù)為_______。已知：立方氮化硼密度為dg/cm3，B原子半徑為xpm，N原子半徑為ypm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶胞中原子的空間利用率為________(列出化簡后的計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】 啞鈴 NH3 ＞ EMIM+離子為多核離子，其半徑大，與金屬陽離子作用的晶格能小，因而常溫下為液體 sp2 、sp3 π56 原子 4

【解析】

(1)碳元素為主族元素，價(jià)層電子是最外層電子數(shù)；核外電子占據(jù)最高能級(jí)是p能級(jí)，據(jù)此分析；

(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵+孤電子對(duì)數(shù)進(jìn)行分析；

(3)離子化合物熔沸點(diǎn)受晶格能的影響，晶格能與半徑、所帶電荷數(shù)有關(guān)，據(jù)此分析；

(4)利用雜化軌道數(shù)等于價(jià)層電子對(duì)數(shù)，根據(jù)大π鍵的表示進(jìn)行分析；

(5)根據(jù)晶體的性質(zhì)進(jìn)行分析，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，1個(gè)B原子連有4個(gè)N，即配位數(shù)為4，空間利用率=，進(jìn)行分析；

(1)碳原子排布式為1s22s22p2，碳原子價(jià)層電子數(shù)等于最外層電子數(shù)，其碳原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為；最高能級(jí)為2p，形狀為啞鈴型或紡錘形；

答案：：啞鈴型或紡錘形；

(2) 價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)，則NH3、NO3－、NO2－中心原子的價(jià)層電子對(duì)分別為4、3、3，不同于其他兩種粒子的是NH3，NO3－和NO2－中心原子均采用sp2雜化，NO3－中N不存在孤電子對(duì)，NO2－中N原子存在一對(duì)孤對(duì)電子，利用孤電子對(duì)數(shù)之間的斥力>孤電子對(duì)－成鍵電子對(duì)之間的斥力>成鍵電子對(duì)之間的斥力，因此NO2－中O-N-O的鍵角小于NO3－；

答案：NH3；>；

(3)離子化合物的熔沸點(diǎn)受晶格能的影響，晶格能與半徑、所帶電荷數(shù)有關(guān)，EMIM+離子為多核離子，其半徑大，與金屬陽離子作用的晶格能小，因而常溫下為液體；

答案：EMIM+離子為多核離子，其半徑大，與金屬陽離子作用的晶格能小，因而常溫下為液體；

(4)利用雜化軌道數(shù)等于價(jià)層電子對(duì)數(shù)，EMIM+離子中，碳原子的雜化軌道類型為sp2 、sp3，EMIM+離子中大π鍵的構(gòu)成部分為：，其中C、N原子均為sp2雜化，每個(gè)C原子提供1個(gè)電子，每個(gè)N原子提供2個(gè)電子，對(duì)外失去一個(gè)電子，大π鍵為π56；

答案：sp2 、sp3；π56；

(5)由于立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，這是原子晶體的特點(diǎn)，因此該晶體為原子晶體；根據(jù)晶胞，一個(gè)B與四個(gè)N原子相連，B的配位數(shù)為4；晶胞中原子的空間利用率=，根據(jù)晶胞，B原子的個(gè)數(shù)=4，N原子個(gè)數(shù)為4，原子的體積=cm3，晶體的體積=cm3，空間利用率為；

答案：原子；4；。