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【原创试题】

【命题意图】

该题是以“利用穴醚其特殊的穴状结构，能与碱金属或碱土金属形成稳定的络合物”、 三角架型超分子配体可识别Al3 +、Cr3+，“足球”穴醚识别铵离子为情境设计的“物质结构与性质”模块的试题。试题从简单离子的基态价电子轨道表达式、原子的轨道形状及第一电离能大小比较、简单分子（离子）中空间构型、作用力、C原子的原子轨道杂化类型、“3中心—2电子”氢桥的独特的结构、晶胞计算等方面，综合考查学生对物质结构与性质的认识和理解水平。试题中根据空间结构来推测“足球”穴醚识别铵根离子原理的设计，意在引导中学化学在物质结构与性质教学中，更加重视帮助学生建立物质结构与性质相联系的观念，培养学生运用物质结构的知识解决相关实际问题的能力。

【解题思路】

该题的解题的关键是掌握物质结构与性质的必备知识，并能运用相关知识解决具体问题。

（1）Cr是24号元素，其基态原子的核外电子排布为[Ar]3d54s1或者1s22s22p63s23p63d54s1，失去3个电子，形成Cr3+，则Cr3+基态核外电子排布式为[Ar]3d3或1s22s22p63s23p63d3，电子优先单独占据一个轨道而且自旋状态相同，所以Cr3+基态价电子轨道表达式为

（2）根据题干给出的信息可知，穴醚识别离子伴随明显的空间或几何学控制。“足球”穴醚识别铵根离子原理应从铵离子的空间构型和“足球”穴醚与铵根离子间形成的几何力学角度来进行作答。铵根离子的空间构型为正四面体， 由于N原子电负性较大，铵根离子中的N原子与H原子形成共价键的H原子与“足球”穴醚分子中的N原子形成氢键，“足球”穴醚便能识别铵根离子。

（3）①根据杂化轨道理论和碳原子的成键特征，化合物A中碳原子成键方式有C-C、C=O，故化合物A中碳原子杂化方式为sp2和sp3。化合物B中成键方式有C-C、C-O、C-H、C-N、N-H，形成共价键为键，B分子中N原子与H原子形成共价键的H原子与B分子中O原子（电负性大）在分子内形成了氢键，故B分子中的作用力有键和氢键。C、N、O原子在同一周期则第一电离能呈增大趋势、又由于N原子的P轨道上的电子处于半满状态，基态原子最稳定，N原子的第一电离能大于O原子，则大小顺序为C<O<N。

（3）③乙硼烷分子中2个B原子与4个H原子形成4个键在同一个平面上，另2个H原子与2个B原子形成了两个垂直于该平面的氢桥键（2个B原子与1个H原子形成的三中心两电子键，称为“氢桥”），乙硼烷分子的结构示意图。

【学习建议】

1.重视基础知识的掌握与应用，重视基本概念的理解和相应表征的方法，如常见原子或离子的电子排布式，轨道表达式、第一电离能的变化规律、电负性的变化规律及应用、简单原子轨道的杂化方式、共价键类型、简单分子（离子）空间构型、分子间的作用力、等电子体的判断方法、晶胞中原子数的计算及化学式的确定等。

2.能理解和运用相关原理，如能量最低原理、泡利原理、洪特规则、洪特规则特例、价键理论、价层电子对互斥理论、杂化轨道理论、氢键、等电子体、配位键、晶体结构模型等。

3.自主构建“结构决定性质”的思维模型，用物质结构的特点来解释物质的相关性质及其变化规律。