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)硫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O2 - 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 直線形 草酸分子之間能形成更多的氫鍵 2 : 1 6 284×1030 /(NA·d3) 或 2.84×1032 /(NA·d3)

【解析】

（1）基態S原子價電子排布式為3s23p3，結合泡利原理、洪特規則，價電子排布圖為；煙花燃放過程中，鉀元素中的電子由高能量狀態躍遷到低能量狀態，以光的形式釋放能量；金屬的第一電離能小于非金屬元素的，N原子元素2p能級為半充滿穩定狀態，N元素的第一電離能高于O元素的，同主族自上而下第一電離能減小，故第一電離能：N＞O＞S＞K；同周期自左而右電負性增大、同主族自上而下電負性減小，故O的電負性最大；

（2）①C2O3中碳原子沒有孤對電子、形成3個σ鍵，雜化軌道數目為3，C原子采取sp2雜化；CO2分子中碳原子沒有孤對電子，價層電子對數為2，其立體構型為直線形；

②草酸分子含有2個“O-H”鍵，正丁酸分子含有1個“O-H”鍵，草酸分子之間形成更多的氫鍵，故草酸的沸點故正丁酸高的多；

③CO分子與N2互為等電子體，結構相似，故CO的結構式為C≡O，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，故CO分子中π鍵與σ鍵個數比為2：1；

（3）以頂點K＋研究，其平面上與其距離最近的O2-有4個，上方和下方各有一個，共有6個。晶胞中K＋離子數目=8×1/8+6×1/2=4、O2－離子數目=12×1/4+1=4，晶胞質量=4×71/NAg，晶體密度=4×71/NAg÷（d×10-10 cm ）3=4×71/NA×(d×10-10)3 g·cm-3=284×1030 /(NA·d3) 或 2.84×1032 /(NA·d3)。