高中 | 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

$\rm (\text{Fe}\rm )$$\rm (\text{Co}\rm )$、镍$\rm (Ni)$的单质及其化合物应用广泛。

以甲醇为溶剂,$\text{C}{{\text{o}}^{2+}}$可与色胺酮分子配位结合,形成对$\rm DNA$具有切割作用的色胺酮钴配合物$\rm ($合成过程如图所示$\rm )$

①基态$\text{Co}$原子核外电子排布式为                

②色胺酮分子中所含元素$\rm (H$$\rm C$$\rm N$$\rm O)$电负性由大到小的顺序为                。色胺酮分子中$\text{N}$原子的杂化类型为                

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$[\\!\\!\\text{ Ar }\\!\\!]\\!\\!\\text{ 3}{{\\text{d}}^{\\text{7}}}\\text{4}{{\\text{s}}^{\\text{2}}}$$\\text{1}{{\\text{s}}^{\\text{2}}}\\text{2}{{\\text{s}}^{\\text{2}}}\\text{2}{{\\text{p}}^{\\text{6}}}\\text{3}{{\\text{s}}^{\\text{2}}}\\text{3}{{\\text{p}}^{\\text{6}}}\\text{3}{{\\text{d}}^{\\text{7}}}\\text{4}{{\\text{s}}^{\\text{2}}}$$\\text{ONCH}$$\\rm sp^{3}$$\\rm sp^{2}$杂化

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①钴为$\rm 27$号元素,基态$\text{Co}$原子核外电子排布式为$[\!\!\text{ Ar }\!\!]\!\!\text{ 3}{{\text{d}}^{\text{7}}}\text{4}{{\text{s}}^{\text{2}}}$$\text{1}{{\text{s}}^{\text{2}}}\text{2}{{\text{s}}^{\text{2}}}\text{2}{{\text{p}}^{\text{6}}}\text{3}{{\text{s}}^{\text{2}}}\text{3}{{\text{p}}^{\text{6}}}\text{3}{{\text{d}}^{\text{7}}}\text{4}{{\text{s}}^{\text{2}}}$

②由于同周期元素的电负性从左到右依次增大,则有$\text{ONC}$,而$\rm H$的最小,所以钴色胺酮分子中所含元素$\rm (H$$\rm C$$\rm N$$\rm O)$电负性由大到小的顺序为:$\text{ONCH}$;单键的$\rm N$的价层电子对数为$4$,孤电子数为$\rm 1$,根据杂化轨道理论,中心$\rm N$原子采取$\rm sp^{3}$杂化,双键的$\rm N$原子采用$\rm sp^{2}$杂化;

某种半导体$\text{NiO}$具有$\text{NaCl}$型结构$\rm ($如图$\rm )$,其晶胞的棱长为$a\,\text{nm}$

①阿伏加德罗常数的值为$N_{\rm A}$,则该晶体密度为                $\text{g}\cdot \text{c}{{\text{m}}^{-3}}\rm ($用含$a$${{N}_{\text{A}}}$的表达式表示$\rm )$

②若该晶胞中氧原子有$25\%$被氮原子替代,则该晶体的化学式为                

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$\\dfrac{3\\times {{10}^{23}}}{{{a}^{3}}{{N}_{\\text{A}}}}$$\\text{N}{{\\text{i}}_{\\text{4}}}\\text{N}{{\\text{O}}_{\\text{3}}}$

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①由图知,$\rm Ni$位于体心和棱上,共有$1+\dfrac{1}{4}\times 12=4$$\rm Ni$原子,$\rm O$位于面心和顶点,共有$\dfrac{1}{2} \times 6+\dfrac{1}{8} \times 8=4$$\rm O$原子,阿伏加德罗常数的值为${{N}_{\text{A}}}$,则该晶体密度为$\rho =\dfrac{4\times (59+16)}{{{(a\times {{10}^{-7}})}^{3}}{{N}_{\text{A}}}}\text{g/c}{{\text{m}}^{\text{3}}}=\dfrac{3\times {{10}^{23}}}{{{a}^{3}}{{N}_{\text{A}}}}\text{g/c}{{\text{m}}^{\text{3}}}$

②由$\rm Ni$原子与$\rm O$原子的比例为$\rm 1$$\rm 1$,若该晶胞中氧原子有$25\%$被氮原子替代,则该晶体的化学式为$\text{N}{{\text{i}}_{\text{4}}}\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}$

$\text{Fenton}\left( \text{F}{{\text{e}}^{2+}}/{{\text{H}}_{2}}{{\text{O}}_{2}} \right)$法产生的$\text{F}{{\text{e}}^{3+}}$和具有强氧化性的羟基自由基$\left( \cdot \text{OH} \right)$能引发一系列链式反应,被广泛应用于有机废水的治理。向一定体积的酸性有机废水中加入相同体积的双氧水,并加入不同质量的$\text{FeS}{{\text{O}}_{4}}\cdot 7{{\text{H}}_{2}}\text{O}$来研究最佳的治理条件。$\rm ($已知:${{\text{H}}_{2}}{{\text{O}}_{2}}$在酸性环境中能产生羟基自由基$\rm )$

①羟基自由基$\left( \cdot \text{OH} \right)$的电子式为                

②实验发现加入$\text{FeS}{{\text{O}}_{4}}\cdot 7{{\text{H}}_{2}}\text{O}$过多会导致治理有机废水的能力明显下降,请分析可能的原因是                

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; 溶液中$c\\text{(F}{{\\text{e}}^{2+}})$过高,生成的$\\text{F}{{\\text{e}}^{3+}}$催化$\\rm H_{2}O_{2}$分解生成$\\rm O_{2}$

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①羟基自由基$\left( \cdot \text{OH} \right)$$\rm H$原子与$\rm O$原子共用一对电子,故电子式为

②溶液中$c\text{(F}{{\text{e}}^{2+}})$过高,被还原的$\rm H_{2}O_{2}$增多,生成的$\text{F}{{\text{e}}^{3+}}$催化过氧化氢分解生成氧气的速率加快。

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