Question

【題目】工業上以Ni的氧化物作催化劑，將丙烯氨氧化制得丙烯腈(CH2=CHCN)，然后以H3PO4-K3PO4等作為電解質溶液,電解丙烯腈制已二腈。已知總反應的化學方程式為:4CH2=CHCN+2H2OO2↑+2NC(CH2)4CN。

(1)基態Ni原子價層電子的軌道表達式為_______；在上述總反應的化學方程式中所涉及到的各元素中，電負性由小到大的順序為_______。

(2)PO43-的空間構型是_______，CH2=CHCN中碳原子的雜化方式為_______ 。

(3)NC(CH2)4CN分子中σ鍵與π鍵數目之比為_______。

(4)已知K3PO4是離子晶體,寫出其主要物理性質_____(寫出2條即可)。

(5)反應中核心元素碳有金剛石、石墨等多種同素異形體。設石墨晶體中碳碳鍵的鍵長為am，金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長為bm，則a____b(填“>”、“=”或“<”)，原因________。

(6)金剛石的晶胞結構如下圖1所示，已知ZnS晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同，若圖中a為Zn2+，則S2-處于ZnS晶胞中的位置為_________。

(7)石墨烯中部分碳原子被氧化后，轉化為氧化石墨烯(如圖2所示)

①石墨烯轉化為氧化石墨烯時,1號C與相鄰C原子間鍵能的變化是___(填“變大”、“變小”“不變”)。

②石墨烯具有很大的比表面積，可用于制超級電容器。若石墨烯中碳碳鍵的鍵長為am,12g單層石墨烯的單面理論面積約為_______m3(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】 H＜C＜N＜O 正四面體 sp、sp2 15：4 熔融時能導電、熔點較高、硬度較大 ＜ 石墨晶體中碳碳鍵除σ鍵外還有大π鍵，金剛石晶體中碳碳鍵只有σ鍵 頂點、面心 變小

【解析】分析：（1）根據核外電子排布規律書寫軌道表達式；非金屬性越強，電負性越大；

（2）根據價層電子對互斥理論解答；

（3）根據分子中含有的共價鍵判斷；

（4）根據離子晶體的性質特點解答；

（5）根據石墨和金剛石中含有的化學鍵分析；

（6）根據金剛石的晶胞結構并依據硫化鋅的化學式判斷；

（7）石墨烯轉化為氧化石墨烯時，1號C 連接的O原子吸引電子能力較強，導致與1號C原子相鄰C原子對電子的吸引力減小；根據晶胞結構依據均攤法計算。

詳解：（1）Ni的原子序數是28，其基態Ni原子價層電子的軌道表達式為；非金屬性越強，電負性越大，則在上述總反應的化學方程式中所涉及到的各元素中，電負性由小到大的順序為H＜C＜N＜O。

(2)PO43-的價層電子對數是4，不存在孤對電子，空間構型是正四面體；CH2=CHCN中形成碳碳雙鍵的碳原子是sp2雜化，又因為C與N之間是三鍵，則該碳原子的雜化方式為sp雜化。

(3)NC(CH2)4CN分子中除C與N之間是三鍵以外，其余均是單鍵。由于單鍵均是σ鍵，三鍵中含有1個σ鍵和2個π鍵，則σ鍵與π鍵數目之比為15：4。

(4)已知K3PO4是離子晶體,其主要物理性質有熔融時能導電、熔點較高、硬度較大等。

(5)由于石墨晶體中碳碳鍵除σ鍵外還有大π鍵，金剛石晶體中碳碳鍵只有σ鍵，所以a＜b。

（6）已知ZnS晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同，若圖中a為Zn2+，這說明鋅全部位于晶胞中，共計是4個，根據化學式ZnS可知S2-處于ZnS晶胞中的位置為頂點、面心。

（7）①石墨烯轉化為氧化石墨烯時，1號C 連接的O原子吸引電子能力較強，導致與1號C原子相鄰C原子對電子的吸引力減小，所以1號C 與相鄰C原子間鍵能的變化是變小；

②單層石墨烯中含有C原子個數＝6×1/3＝2，每個六邊形面積＝。12g單層石墨烯中原子個數為NA，因此12g單層石墨烯的單面理論面積。