Question

【題目】碳及其化合物廣泛存在于自然界中。回答下列問題：

(1)基態碳原子核外有________種能量不同的電子， 其核外電子運動狀態由_____ 種因素決定。

(2)CH4分子間不能形成氫鍵， 主要原因是CH4 分子中的碳原子不含孤對電子、_____ 、 _____________。

(3)碳酸的非羥基氧的個數和磷酸的非羥基氧的個數都是1, 從結構上分析，它們的強度 相近，均為中強酸。然而事實上二氧化碳水溶液的酸性卻很弱，原因是__________。

(4)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是 一種有機化合物， N 原子的雜化軌道類型為______，乙二胺通過配位鍵能與Cu2+ 形成穩定的環狀配離子，其結構可表示為__________。

(5)金剛石是碳的一種同素異形體，屬于_______ 晶體。已知金屬鈉的晶胞（體心立方堆積）沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖如圖A 所示，則金剛石晶胞沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖應該是下圖 ___________（從 A~D 圖中選填）．

若碳原子半徑為r ,金剛石晶胞中碳原子的空間占有率為_____________（ 用含π 的代數.式表示）．

Answer 1

【答案】3 4 電負性較小 原子半徑較大 溶于水的二氧化碳分子只有部分與水結合成碳酸（合理即可） sp3 原子 D

【解析】

(1)同一能級中的電子能量相同，不同能級中電子能量不同；

(2)根據氫鍵的形成條件及本質分析解答；

(3)根據酸的分子結構及二氧化碳在水中的溶解度分析解答；

(4) 根據價層電子對互斥模型分析解答；根據配位鍵的形成原理分析配位離子的結構；

(5)根據物質的熔沸點、硬度等物理性質判斷晶體類型；根據晶胞的空間結構分析解答。

(1)碳原子核外有6個電子，核外電子排布式為1s22s22p2，有1s、2s、2p 3個能級，故核外有3種能量不同的電子；其核外電子運動狀態由4種因素決定，分別為：a.電子層（主量子數n）；b.電子亞層和電子云的形狀（副量子數或角量子數l）；c.電子云的伸展方向（磁量子數m）；d.電子的自旋（自旋量子數ms）；

故答案為：3；4；

(2)形成氫鍵的條件有：1.存在與電負性很大的原子A形成強極性鍵的氫原子；2.存在較小半徑、較大電負性、含孤對電子、帶有部分負電荷的原子B (F、O、N)；CH4分子間不能形成氫鍵， 主要原因是CH4 分子中的碳原子不含孤對電子、電負性較小、原子半徑較大；

故答案為：電負性較小；原子半徑較大；

(3)二氧化碳水溶液的酸性卻很弱，原因是溶于水的二氧化碳分子只有部分與水結合成碳酸；

故答案為：溶于水的二氧化碳分子只有部分與水結合成碳酸（合理即可）；

(4)乙二胺中N原子的雜化軌道類型與NH3相同，根據價層電子對互斥模型分析，中心原子N的價層電子對數為，則軌道雜化類型為sp3；乙二胺通過配位鍵能與Cu2+ 形成穩定的環狀配離子，Cu2+的配位數為4，則其結構可表示為；

故答案為：sp3；；

(5)金剛石熔點高、硬度大，屬于原子晶體；金剛石結構類似甲烷空間構型的正四面體結構，沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖應為規則的正六邊形，結合其晶胞圖可知應是圖D；金剛石晶胞如圖，該晶胞中C原子個數4+8×+6×=8，金剛石體對角線上的四個原子緊密相連，晶胞棱長a=，晶胞體積=a3=，所有原子體積=，空間占有率=；

故答案為：原子；D；。