| 杂化轨道理论 题目答案及解析

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选修三

第二章 分子结构与性质

第二节 分子的立体结构

杂化轨道理论

镁是一种在生产生活中有着重要用途的金属,回答下列问题:

$\rm (I)$在生物体中起催化、调节和信号传导等作用,图中物质Ⅰ是一种新型$\rm Mg^{2+}$比率荧光传感器,除$\rm Zn^{2+}$外,在其他金属阳离子存在下,荧光比没有明显变化。

①与$\rm Zn$同周期,基态原子有$\rm 4$个未成对电子的元素有                种。$\rm H、C、O、Mg、Cl$电负性由大到小的顺序为                

②物质Ⅰ中$\rm N$的杂化类型有                ,物质Ⅱ中$\rm H-O-H$键角大于水中$\rm H-O-H$键角,原因是                。物质Ⅱ中配体数与配位键数之比为                

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$\\rm 1$ $\\rm O\\gt Cl\\gt C\\gt H\\gt Mg$ $\\rm sp^{2}$杂化、$\\rm sp^{3}$杂化 氧的杂化方式均为$\\rm sp^{3}$,Ⅱ中水分子与镁离子配位后孤电子对数比$\\rm H_{2}O$少,故$\\rm H_{2}O$$\\rm H-O-H$键角小 $\\rm 2:3$

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①与$\rm Zn$同周期,基态原子有$\rm 4$个未成对电子的元素为铁,$\rm Fe$价层电子排布图是  ,故有$\rm 1$种。同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下,金属性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;$\rm H、C、O、Mg、Cl$电负性由大到小的顺序为$\rm O\gt Cl\gt C\gt H\gt Mg$

②物质Ⅰ中没有双键的$\rm N$$\rm sp^{3}$杂化、形成双键的$\rm N$$\rm sp^{2}$杂化,杂化类型$\rm sp^{2}$杂化、$\rm sp^{3}$杂化;孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,物质Ⅱ中氧和水中氧的杂化方式均为$\rm sp^{3}$,Ⅱ中水分子与镁离子配位后孤电子对数比$\rm H_{2}O$少,故$\rm H_{2}O$$\rm H-O-H$键角小;由结构知,物质Ⅱ中配体数与配位键数之比为$\rm 4:6=2:3$

一种含镁、镍、碳$\rm 3$种元素的超导材料,结构中有两种八面体空隙,一种完全由镍原子构成,另一种由镍原子和镁原子共同构成,碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中,其立方晶胞在$\rm xy$$\rm xz$$\rm yz$平面投影相同,如图所示,分别代表三种原子,两种原子投影的重合。

①该晶体的化学式为                

②晶胞中镍原子和碳原子最近的距离为$\rm apm$,阿伏伽德罗常数的值为$\rm N_{A}$,则晶胞密度为                $\rm \;\rm g ⋅ cm^{-3}$

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$\\rm MgNi_{3}C$ $\\rm \\dfrac{\\text{213}}{\\text{8a}^{\\text{3}}\\text{N}_{\\text{A}}} \\times \\text{10}^{\\text{30}}$

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结构中有两种八面体空隙,一种完全由镍原子构成,另一种由镍原子和镁原子共同构成,碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中,其立方晶胞在$\rm xy$$\rm xz$$\rm yz$平面投影相同,结合投影推知,晶胞结构为:

①根据“均摊法”,晶胞中含$\rm 8 \times \dfrac{1}{8} = 1$$\rm Mg$$\rm 6 \times \dfrac{1}{2} = 3$$\rm Ni$$\rm 4$$\rm C$,该晶体的化学式为$\rm MgNi_{3}C$

②晶胞中镍原子和碳原子最近的距离为$\rm apm$,为边长的二分之一,则晶胞边长为$\rm 2apm$,则晶胞密度为$\rm \dfrac{\dfrac{\text{M}}{\text{N}_{\text{A}}}}{\left( \text{2a} \right)^{\text{3}}} \times 10^{30}\text{g} \cdot \text{cm}^{- 3} = \dfrac{\text{213}}{\text{8a}^{\text{3}}\text{N}_{\text{A}}} \times \text{10}^{\text{30}}\text{g} \cdot \text{cm}^{\text{-3}}$

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