Question

16．含氮化合物種類繁多，卟吩（圖A）連有取代基時即稱為卟啉，卟啉的四個氮原子易與金屬離子結合生成葉綠素（圖B）等多種物質．請回答：

（1）卟吩中N原子采用的軌道雜化方式是sp³、sp²
（2）下列有關葉綠素分子的說法正確的是BD（填選項序號）．
A．圖1中1-5號C中有三個具有手性
B．分子中存在配位鍵
C．圖1中1、2、3、4號C共面
D．N的第一電離能大于O
（3）卟啉與Fe²⁺合即可形成血紅素，Fe²⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶
（4）氰化氫（HCN）是一種含氮劇毒化合物，其分子中σ鍵與π鍵的個數比為1：1．由分子結構推測，氰化氫易（填“易”或“不易”）溶于水，原因是HCN和水都是極性分子，根據相似相溶原理知，HCN易溶于水．氰化氫進人人體后產生的CN^-能使人迅速中毒，請舉出兩種CN^-的等電子體N₂、CO．
（5）N與B能夠形成一種硬度接近金剛石的物質，其晶體結構如圖2，若其晶胞邊長為apm，則其密度為$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g．cm^-3（只列算式）．

Answer 1

分析 （1）根據價層電子對互斥理論確定雜化方式；
（2）A．手性碳原子連接四個不同的原子或原子團；
B．含有孤電子對和含有空軌道的原子之間存在配位鍵；
C．結構甲烷、乙烯結構判斷是否共面；
D．同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（3）Fe是26號元素，其原子核外有26個電子，失去兩個最外層電子生成亞鐵離子，根據構造原理書寫其核外電子排布式；
（4）HCN的結構式為H-C≡N，共價單鍵為σ鍵，共價三鍵中含有一個σ鍵兩個π鍵；極性分子的溶質極易溶于極性分子的溶劑；原子個數相等、價電子數相等的微粒互為等電子體；
（5）該晶胞中N原子個數為4、B原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，其化學式為BN，棱長為a×10^-10cm，晶胞體積=（a×10^-10cm）³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）價層電子對個數是4的N原子采用sp³雜化、價層電子對個數是3的N采用sp²雜化，
故答案為：sp³、sp²；
（2）A．手性碳原子連接四個不同的原子或原子團，這幾個碳原子只有3號碳原子是手性碳原子，故錯誤；
B．含有孤電子對和含有空軌道的原子之間存在配位鍵，N原子含有孤電子對、中心原子含有空軌道，所以含有配位鍵，故正確；
C．結構甲烷、乙烯結構知，這幾個碳原子之間不能共面，故錯誤；
D．同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以電負性N＞O，故正確；
故選BD；
（3）Fe是26號元素，其原子核外有26個電子，失去兩個最外層電子生成亞鐵離子，根據構造原理書寫其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（4）HCN的結構式為H-C≡N，共價單鍵為σ鍵，共價三鍵中含有一個σ鍵兩個π鍵，該分子中含有兩個σ鍵兩個π鍵，所以二者之比為1：1；
極性分子的溶質極易溶于極性分子的溶劑，HCN是極性分子、水是極性分子，所以HCN易溶于水；
原子個數相等、價電子數相等的微粒互為等電子體，CN^-的等電子體有N₂、CO等，
故答案為：1：1；易；HCN和水都是極性分子，根據相似相溶原理知，HCN易溶于水；N₂、CO；
（5）該晶胞中N原子個數為4、B原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，其化學式為BN，棱長為a×10^-10cm，晶胞體積=（a×10^-10cm）³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g．cm^-3，
故答案為：$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點評 本題考查晶胞計算、相似相溶原理、電子排布、元素周期律及化學鍵等知識點，這些都是高頻考點，會利用價層電子對互斥理論、構造原理等知識點分析解答，難點是晶胞計算，知道密度公式中各個字母的含義，題目難度中等．