全氮类物质具有高密度、高生成焓、超高能量及爆轰产物清洁无污染等优点,成为新一代超高能含能材料的典型代表。
Ⅰ.高性能炸药的结构为。
(1)基态原子的核外电子排布式为_______;O基态原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图形状为_______(用文字描述,下同);的空间构型为_______。
(2)写出与互为等电子体的阳离子的化学式_______;中所含各元素第一电离能由大到小的顺序为_______(用元素符号表示)。
Ⅱ.作为新型高能含能材料,在炸药、推进剂和发射药等领域具有较高的应用价值。
(3)为平面结构,结构为,其中N原子的杂化方式是_______。
(4)的晶体结构与相似。的结构分为和,立方晶胞的示意图见图-1。图-2是晶胞正上方的俯视投影图,图中黑球(实心球)表示,请在题图-2中用白球(空心球)表示出的位置_______。
(5)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。图-1中,原子1的坐标是(,0,),则原子2的坐标为_______。
3d74s2 纺锤形 正四面体 H3O+ N>O>C sp2 (,,0)
【解析】
(1)Co为27号元素,根据核外电子排布的规律书写基态Co原子电子排布式,再书写价层电子排布式;O为8号元素,基态O原子核外电子占据最高能级的电子为2p电子;根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,孤电子对个数=(a-xb)计算ClO4-的中心原子Cl的价层电子对数,再判断其空间构型;
(2)含有4个原子,10个电子,据此书写与互为等电子体的阳离子;同一周期,从左到右,元素的第一电离能逐渐增大,但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素判断C、N、O第一电离能的大小顺序;
(3)根据为平面结构判断N原子的杂化方式;
(4)根据立方晶胞的示意图,位于晶胞的顶点和面心,位于晶胞体内,而且与周围的4个构成正四面体结构,位于体心,据此画出的位置示意图;
(5) 原子1位于晶胞左侧面的面心,坐标是(,0,),判断出坐标原点,再结合原子2位于晶胞底面的面心判断原子2的坐标。
【详解】
(1)Co为27号元素,基态Co原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar] 3d74s2,则价层电子排布式为3d74s2;O为8号元素,基态O原子核外电子占据最高能级的电子为2p电子,电子云轮廓图形状为纺锤形;ClO4-的中心原子Cl的价层电子对数为4+=4,空间构型为正四面体,故答案为:3d74s2;纺锤形;正四面体;
(2)含有4个原子,10个电子,与互为等电子体的阳离子为H3O+;同一周期,从左到右,元素的第一电离能逐渐增大,但N最外层为半充满状态,较稳定,第一电离能最大,则中所含各元素第一电离能由大到小的顺序为N>O>C,故答案为:H3O+;N>O>C;
(3)为平面结构,结构为,则N原子的杂化方式为sp2杂化,故答案为:sp2;
(4)根据立方晶胞的示意图,位于晶胞的顶点和面心,位于晶胞体内,而且与周围的4个构成正四面体结构,位于体心,因此的位置为,故答案为:;
(5) 原子1位于晶胞左侧面的面心,坐标是(,0,),则坐标原点如图();原子2位于晶胞底面的面心,则坐标是(,,0),故答案为:(,,0)。
【点睛】
本题的易错点和难点为(4),要注意与周围的4个构成正四面体结构,而且位于正四面体的体心,因此俯视图中位于4个构成的正方形的中心。
电子排布式:
①简化电子排布式
为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的冗素符号外加方括号表示,即为简化电子排布式,如K 的简化电子排布式为
②特殊电子排布式
有个别元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的反常。因为能量相同的原子轨道在全充满()、半充满()和全空()状态时,体系的能量较低,原子较稳定。
(2)电子排布图:用方框表示一个原子轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。
构造原理:
多电子原子的核外电子排布总是按照能量最低原理,由低能级逐步填充到高能级。绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循下图所示的排布顺序,这种排布顺序被称为构造原理。
点拨:构造原理中的排布顺序,其实质是各能级的能量高低顺序,可由下列公式得出ns<(n一2)f< (n一1)d<np(n表示能层序数)。常用的重要的能级交错顺序有:
核外电子排布式一构造原理的应用:
根据构造原理,按照能级顺序,用能级符号右上角的数字表示该能级上电子数的式子,叫做电子排布式。例如,
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