Question

【題目】一種Ru絡合物與g-C3N4復合光催化劑將CO，還原為HCOOH的原理圖如圖所示。

（1）基態碳原子的價電子排布圖為_____________。

（2）1molHCOOH中含有的σ鍵數目為_____________，HCOOH的沸點比CO2高的原因為_____________。

（3）Ru絡合物中第二周期元素的第一電離能由大到小的順序為_____________

（4）Ru絡合物中與Ru配位的原子有N、_____________。

（5）Ru絡合物含有的片段和中氮原子均采用sp2雜化，都存在大π鍵，氮原子配位能力更強的是_____________（填“前者”或“后者”）。

（6）一種類石墨的聚合物半導體g-C3N4，其單層平面結構如圖1，晶胞結構如圖2。

①g-C3N4中氮原子的雜化類型是_____________。

②根據圖2，在圖1中用平行四邊形畫出一個最小重復單元。_____________

③已知該晶胞的體積為Vcm3，中間層原子均在晶胞內部。設阿伏加德羅常數的值為NA，則g-C3N4的密度為____g.cm-3。

Answer 1

【答案】 4NA HCOOH和CO2均為分子晶體，但HCOOH分子間存在氫鍵 N＞O＞C Cl、C 前者 sp2雜化

【解析】

(5)中N原子有一對孤電子，容易給出電子對形成配位鍵，中N原子參與形成大π鍵，不易給出電子對形成配位鍵。

(6)③由均攤法可知，該晶胞中N原子個數=8×+8×+2×+4=8，C原子個數=3+6×=6，

(1)C為6號元素，基態碳原子的價電子排布圖為：，故答案為：；

(2)單鍵全是σ鍵，雙鍵有一個是σ鍵，一個是π鍵，所以，1molHCOOH中含有4molσ鍵，即4NA，HCOOH和CO2均為分子晶體，但HCOOH分子間存在氫鍵，故HCOOH的沸點比CO2高，故答案為：4NA；HCOOH和CO2均為分子晶體，但HCOOH分子間存在氫鍵；

(3)Ru絡合物中除Ru元素外還有H、C、N、O、P、Cl元素，位于第二周期的有： C、N、O三種元素，一般情況下，從左往右，第一電離能增大，但第ⅤA族的N原子2p軌道電子處于半充滿狀態，比O難失電子，第一電離能比O大，綜上所述，三者第一電離能由大到小的順序為：N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；

(4)由圖可知，Ru絡合物中與Ru配位的原子有N、Cl、C，故答案為：Cl、C；

(5)前者的sp2雜化軌道上有一個孤電子對，更容易形成配位鍵，故答案為：前者；

(6)①該物質中N原子價層電子對數為3，根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化類型為sp2雜化，故答案為：sp2雜化；

②由圖二可知，重復的結構單元為六元環和外加三個N原子形成的結構，如圖所示：，故答案為：；

③由均攤法可知，該晶胞中N原子個數=8×+8×+2×+4=8，C原子個數=3+6×=6，1個晶胞的質量=，密度ρ=g.cm-3，故答案為：。