Question

【題目】德國(guó)化學(xué)家韋爾斯泰特，經(jīng)過10年的艱苦努力，韋爾斯泰特用成噸的綠葉，終于提取到了綠葉中的神秘物質(zhì)——葉綠素，正是因?yàn)槿~綠素在植物體內(nèi)所起到的奇特作用，才使我們?nèi)祟惖靡陨�存�？梢哉f，沒有光合作用就沒有人類的生存和發(fā)展。由于成功地提取了葉綠素，1915年，韋爾斯泰特榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。葉綠素的結(jié)構(gòu)如圖

（1）光合作用產(chǎn)生氧氣，氧氣的一種同素異形體O3，在高空能吸收大量紫外線，保護(hù)地球上的人類和動(dòng)植物免遭短波紫外線的傷害。請(qǐng)寫出一種短周期元素形成的O3等電子體分子________，該分子的空間構(gòu)型為________，中心原子的雜化類型是_________。

（2）鎂是葉綠素中的重要組成元素，鎂的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為__________，葉綠素中鎂形成的化學(xué)鍵類型有___________________。葉綠素不易溶于水，而溶于有機(jī)溶劑，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等，是因?yàn)?/span>______________________________。

（3）葉綠素構(gòu)成元素中，又屬于二周期元素中，第一電離能由大到小的順序（請(qǐng)用元素符號(hào)表示）：_______________，理由是______________________________。

（4）葉綠素的構(gòu)成元素中，H和Mg屬于第一、三周期的元素，能形成一種離子型儲(chǔ)氫材料，晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：

則 該晶體的化學(xué)式為__________________，已知該晶體的密度為ρ g·cm－3，晶胞的體積為________ cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。

Answer 1

【答案】 SO2 V形 SP2雜化 3S2 配位鍵和極性共價(jià)鍵 葉綠素為有機(jī)物根據(jù)相似相溶原理易溶于有機(jī)溶劑不易溶于水 N>O>C 同周期原子序數(shù)增大，第一電離能增大，N原子的2p能級(jí)達(dá)到半滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)致其第一電離能反常增大。 MgH2 cm3

【解析】（1）等電子體的要求是原子個(gè)數(shù)相等，價(jià)電子總數(shù)也相等，所以書寫等電子體的較好方法是將原子替換為同主族原子。根據(jù)以上原則，O3的等電子體比較好判斷的就是SO2。根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，SO2的中心原子S的價(jià)電子對(duì)數(shù)為2+對(duì)，三個(gè)電子對(duì)應(yīng)該是平面三角，但是又一個(gè)孤電子對(duì)，所以可以判斷出SO2為V形結(jié)構(gòu)，中心原子S的雜化類型應(yīng)該是sp2雜化。

（2）鎂是第12號(hào)元素，原子核外有12個(gè)電子，其價(jià)電子為最外層（M層）上的兩個(gè)電子，所以其價(jià)電子基態(tài)排布式為：3s2。從圖中可以看出Mg和左上、右下的氮原子形成共價(jià)鍵，和左下、右上的氮原子形成配位鍵（畫的是箭頭）。葉綠素是有機(jī)物，分子的極性相對(duì)較小，根據(jù)相似相溶原理，應(yīng)該易溶于有機(jī)溶劑。

（3）葉綠素構(gòu)成元素中，又屬于二周期元素的是C、N、O。同周期元素由左向右第一電離能應(yīng)該逐漸增大，但是N原子具有p能級(jí)的半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以第一電離能大于O。所以順序?yàn)椋篘>O>C。

（4）晶胞內(nèi)Mg為8×，H為4×，所以晶體的組成為MgH2。1個(gè)晶胞中有2個(gè)MgH2，其質(zhì)量為 g。所以晶胞的體積為 cm3。