Question

【題目】碳元素是形成單質及其化合物種類最多的元素。回答下列問題：

（1）碳能與氫、氮、氧三種元素構成化合物CO(NH2)2，該分子中各元素的電負性由大到小的順序為_________，其中C原子的雜化方式為__________，該物質易溶于水的主要原因是_______________。

（2）CO是碳元素的常見氧化物，與N2互為等電子體，則CO的結構式為_______；CO可以和很多過渡金屬形成配合物，如Ni(CO)4，寫出基態Ni原子的電子排布式__________。

（3）碳的某種晶體為層狀結構，可與熔融金屬鉀作用。鉀原子填充在各層之間，形成間隙化合物，其常見結構的平面投影如圖①所示，則其化學式可表示為__________

（4）圖②為碳的一種同素異形體C60分子，每個C60分子中含有σ鍵的數目為________。

（5）圖③為碳的另一種同素異形體金剛石的晶胞，其中原子坐標參數A為（0，0，0），B為（1/2，0，1/2），C為（1/2，1/2，0）；則D原子的坐標參數為__________。

（6）立方氮化硼晶體的結構與金剛石相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5 pm。立方氮化硼的密度是___________g·㎝-3（列出計算式即可，阿伏加徳羅常數為NA）。

Answer 1

【答案】O＞N＞C＞H sp2 CO(NH2)2分子與水分子之間能形成氫鍵 1s22s22p63s23p63d84s2 KC8 90

【解析】

（1）元素的非金屬性越強，其電負性越大，故電負性O＞N＞C＞H，CO(NH2)2中C原子成2個C-N鍵，1個C=O鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3，C原子采取sp2雜化，該物質易溶于水的主要原因是CO(NH2)2分子與水分子之間能形成氫鍵，故答案為：O＞N＞C＞H；sp2；CO(NH2)2分子與水分子之間能形成氫鍵。

（2）CO與N2互為等電子體，N2的結構式為N三N ，故CO的結構式為，Ni是28號元素，基態時電子排布式1s22s22p63s23p63d84s2，故答案為：；1s22s22p63s23p63d84s2。

（3）根據圖①所示可知如果取3個鉀原子構成的三角形，則三角形中碳原子是4個，而鉀原子的個數是3×1/6＝1/2，因此化學式可表示為KC8，故答案為：KC8。

（4）1個C60分子中每個C形成3個C-C鍵，且每個鍵為2個C共用，則每個碳原子含有的σ鍵個數為1.5，所以1個C60分子中σ鍵的數目為1.5×60=90，故每個C60分子中含有σ鍵的數目為90，答案為：90。

（5）由圖示可知，與D相連的4個原子形成正四面體結構，且D位于正四面體的體內。由B在x軸的坐標為1/2知，D在x軸的坐標為1/4。同理得出D在y、z軸的坐標均為1/4，則D原子的坐標參數為，故答案為：

（6）因為金剛石屬于面心立方晶胞，即C原子處在立方體的8個頂點，6個面心，體內有4個，故根據均攤法及BN的化學式可推知，一個晶胞中各含有4個B原子、4個N原子，又因為一個BN的質量是M/NA，而一個晶胞的體積是（361.5×10-10）3cm3，故密度=質量÷體積= g·cm-3，故答案為。