Question

【題目】一種Ru配合物與g—C3N4復合光催化劑將CO2還原為HCOOH的原理示意圖如圖。

（1）Ru基態原子價電子排布式為4d75s1，寫出該元素在元素周期表中的位置___，屬于___區。

（2）HCOOH中σ鍵與π鍵的數目之比是___，HCOOH的沸點比CO2高的原因___。

（3）紫外光的光子所具有的能量約為399kJ·mol1。根據下表有關蛋白質分子中重要化學鍵的信息，說明人體長時間照射紫外光后皮膚易受傷害的原因__。

（4）已知和中所有原子均共面，其中氮原子較易形成配位鍵的是___（填“前者”或“后者”）。

（5）下列狀態的氮、氧原子中，電離最外層一個電子所需能量最大的是___（填序號，下同），最小的是___(填序號)。

A.氮

B.氧

C.氧

D.氧

（6）一種類石墨的聚合物半導體g—C3N4，其單層平面結構如圖1，晶胞結構如圖2。

①g—C3N4中氮原子的雜化類型是__；

②根據圖2，在圖1中用平行四邊形畫出一個最小重復單元___；

③已知該晶胞的體積為Vcm3，中間層原子均在晶胞內部，設阿伏加德羅常數的值為NA，則g—C3N4的密度為__g·cm-3。

Answer 1

【答案】第五周期Ⅷ族 d 4：1 HCOOH分子間易形成氫鍵 紫外光的光子所具有的能量比蛋白質分子中的化學鍵鍵能大，長時間照射使化學鍵斷裂，從而破壞蛋白質分子 后者 C D sp2雜化 或

【解析】

（1）由Ru基態原子價電子排布式為4d75s1可知，Ru元素位于周期表第五周期Ⅷ族，屬于d區；

（2）碳原子形成的單鍵全是σ鍵，形成的雙鍵有一個是σ鍵、一個是π鍵，HCOOH分子中含有4個σ鍵和1個π鍵，HCOOH和CO2均為分子晶體，HCOOH分子中含有羧基，分子間能形成氫鍵，而二氧化碳分子間不能形成氫鍵；

（3）紫外光的光子所具有的能量約為399kJ/mol，比蛋白質分子中C-C、C-N和C-S的鍵能都大；

（4）中N原子參與形成大π鍵，不易給出電子對形成配位鍵，中N原子有一對孤電子，容易給出電子對形成配位鍵；

(5)同一元素的原子，電離最外層一個電子所需能量：激發態原子<基態的第一電離能<第二電離能；當能級處于全滿、半滿、全空時，較穩定，電離最外層一個電子需要的能量高；

(6)①該物質中N原子價層電子對數為3；

②由圖2可知，重復的結構單元為六元環和外加三個N原子形成的結構；

③由均攤法計算可得。

（1）由Ru基態原子價電子排布式為4d75s1可知，Ru元素位于周期表第五周期Ⅷ族，屬于d區，故答案為：第五周期Ⅷ族，d；

（2）碳原子形成的單鍵全是σ鍵，形成的雙鍵有一個是σ鍵，一個是π鍵，HCOOH分子中含有4個σ鍵和1個π鍵，則HCOOH分子中σ鍵與π鍵的數目之比是4:1；HCOOH和CO2均為分子晶體，HCOOH分子中含有羧基，分子間能形成氫鍵，而二氧化碳分子間不能形成氫鍵，故HCOOH的沸點比CO2高，故答案為：4:1；HCOOH分子間易形成氫鍵；

（3）紫外光的光子所具有的能量約為399kJ/mol，比蛋白質分子中C-C、C-N和C-S的鍵能都大，長時間照射紫外光能使蛋白質分子中的化學鍵斷裂，從而破壞蛋白質分子，故答案為：紫外光的光子所具有的能量比蛋白質分子中的化學鍵鍵能大，長時間照射使化學鍵斷裂，從而破壞蛋白質分子；

（4）中N原子參與形成大π鍵，不易給出電子對形成配位鍵，而中N原子有一對孤電子，容易給出電子對形成配位鍵，則后者分子中氮原子較易形成配位鍵，故答案為：后者；

（5）微粒的結構越穩定，電離最外層一個電子所需能量越高，

A. 為基態N原子的軌道表示式，2p能級半充滿、較穩定；

B. 為基態O原子的軌道表示式，失去1個電子為O的第一電離能；

C. 失去最外層一個電子為O的第二電離能；

D. 為激發態O原子；

同一元素的原子，電離最外層一個電子所需能量：激發態原子<基態的第一電離能<第二電離能；當能級處于全滿、半滿、全空時，較穩定，電離最外層一個電子需要的能量高，則電離最外層一個電子所需能量最大的是C，最小的是D，故答案為：C；D；

（6）①該物質中N原子價層電子對數為3，根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化類型為sp2雜化，故答案為：sp2雜化；

②由圖2可知，重復的結構單元為六元環和外加三個N原子形成的結構，最小重復單元如圖所示：或，故答案為：或；

③由均攤法可知，該晶胞中N原子個數=8×+8×+2×+4=8，C原子個數=3+6×=6，1個晶胞的質量=，密度ρ=g.cm-3，故答案為：。