Question

【題目】碳、氮、氧、磷、硫、鐵，鋅、銅等都是組成蛋白質的重要元素。回答下列問題：

（1）Fe的基態原子的核外電子排布式為_________，3d能級上的未成對電子數為____。

（2）在C、N、O、P、S五種元素中，第一電離能最大的元素是_____（填元素符號，下同），電負性最大的元素是______

（3）氨基乙酸（H2NCH2COOH）是蛋白質完全水解的產物之一，其中C原子的雜化軌道類型為______；1molH2NCH2COOH中含有鍵的數目為_____NA。

（4）蛋白質在體內部分被氧化生成尿素［CO（NH2）2］、二氧化碳、水等排出體外。

①CO2、H2O分子的空間構型分別為_____、_____。

②尿素的熔點為132．7℃，其固體屬于_____晶體。

③尿素易溶于水，其原因除都是極性分子外，還有_________。

（5）Cu與H元素形成某種晶體的結構如圖所示，則該晶體的化學式為____。若該晶體的密度為ρg·cm—3，阿伏加德羅常數的值為NA，則該晶胞的棱長為_____nm（用含ρ和NA的式子表示）

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 4 N O sp2、sp3 9 直線形 V形 分子 尿素與水分子之間可以形成氫鍵 CuH ×107

【解析】

（1）Fe元素原子核外電子數為28，結合能量最低原理書寫核外電子排布式，結合電子泡利原理分析未成對電子數；

（2）依據原子的第一電離能和電負性在元素周期表的周期性變化規律作答；

（3）依據雜化軌道理論分析，再結合共價鍵理論中σ鍵的存在規律判斷分子內的σ鍵數目；

（4）①根據價層電子對互斥理論（VSEPR理論），先判斷價層電子對數，再結合模型分析確定分子的空間構型；

②結合分子晶體的特點作答；

③依據相似相容原理及氫鍵對物質溶解性的影響分析。

（5）利用均攤法求出該晶胞內銅原子與氫原子的個數，確定化學式；依據晶胞的密度 = ，利用幾何關系得出結論。

（1）Fe元素原子核外電子數為26，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，3d能級上有五個軌道，六個電子，根據泡利原理可知，其能級上的未成對電子數為：4.

故答案為：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；4；

（2）在元素周期表中，同一周期從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，其中IIA族與VA族元素因核外電子所處能級為全充滿、半充滿狀態，結構穩定，故第一電離能反常的比相對應的后一主族元素偏大，因此C、N、O、P、S五種元素中，第一電離能最大的元素為N；同一周期中從左到右，元素的電負性逐漸變大，同一主族從上到下，元素的電負性逐漸變小，因此上述五種元素中，電負性最大的元素是O。

故答案為：N；O；

（3）H2NCH2COOH分子中，其中羧基中的碳原子形成兩個單鍵和一個雙鍵，故其雜化類型為sp2；另一個C原子結合的原子數為4，無孤電子對，則其雜化軌道數為4，故采用的雜化類型為sp3；因為共價單鍵中由一個σ鍵組成，共價雙鍵中由一個σ鍵和一個π鍵組成，共價三鍵由一個σ鍵和兩個π鍵組成，H2NCH2COOH的結構式可表示為：，故1 mol H2NCH2COOH中含有σ鍵的數目為9 NA，

故答案為：sp2、sp3；9；

（4）①CO2分子的σ鍵電子對數為2，中心原子C無孤電子對，故其空間立體構型為直線形，而H2O分子的σ鍵電子對數為2，中心原子O的孤電子對數為2，其VSEPR模型為四面體形，分子空間構型為V形，

故答案為：直線形；V形；

②因尿素的熔點為132．7℃，熔點較低，則其固體屬于分子晶體，

故答案為：分子；

③CO(NH2)2可與水形成氫鍵，使得溶劑與溶質之間的作用力增大，溶解性增強，

故答案為：尿素可與水分子間形成氫鍵；

（5）從晶胞結構可以看出，晶胞內的Cu原子數 = 8× （頂點）+6×（面心） = 4，晶胞內的H原子數 = 4×1（體內）= 4，則該晶體的化學式為CuH,晶胞內含4個CuH，設該晶胞的棱長為 a nm，則體積為(a×10-7)3 cm3，晶胞的質量為 = g，根據晶胞的密度等于晶胞的質量與晶胞的體積之比，列式得出ρ = = ，則a = ×107 nm，

故答案為：CuH； ×107