Question

【題目】碳是形成化合物種類最多的元素，其單質(zhì)及化合物有獨特的性質(zhì)和用途。請回答下列問題。

（1）碳原子核外電子有_____種不同的運動狀態(tài)。碳原子的價電子在形成sp3雜化后，其軌道表達式為_____。

（2）寫出一種CO32-的等電子體微粒的化學式_______，其空問構(gòu)型為_______。

（3）有機物M()在一定條件下生成N()。

①沸點：M_____N （填“大于”或“小于”）。

②M中碳原子雜化類型為_____，不同雜化類型的碳原子數(shù)之比為_____。

③有機物N中除氫原子之外的其他原子的第一電離能由大到小的順序為_____。

（4）已知CaCO3的熱分解溫度為900℃，SrCO3的熱分解溫度為1172℃，試從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋CaCO3的熱分解翻度低于SrCO3的原因_____________。

（5）石墨是碳的一種同素異形體，它的一種晶胞結(jié)構(gòu)和部分晶胞參數(shù)如下圖：

①原子坐標參數(shù)描述的是晶胞內(nèi)原子間的相對位置。石墨晶胞中碳原子A、B的坐標參數(shù)分別為：A(0，0，0)、B(0，1，1/2)。則C原子的坐標參數(shù)為_______________。

②晶胞參數(shù)用以描述晶胞的大小和形狀。已知石墨晶胞底邊長為am ，層間距為dcm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則石墨的密度為_____g·cm-3（寫出表達式即可）。

Answer 1

【答案】 6 SO3或 NO3- 或SiO32- 平面三角形 小于 sp2、sp3 7:2 N > O > C Ca2+的離子半徑小于Sr2+，Ca2+更易結(jié)合碳酸根離子中的氧離子，使碳酸根離子更易分解為二氧化碳 （1,1,1/2）

【解析】(1)碳原子核外電子有6個電子，則有6種不同的運動狀態(tài)，碳原子的價電子排布式為2s22p2，在形成sp3雜化后，其軌道表達式為；

(2)CO32-中孤對電子=0，價層電子對數(shù)=3+0=3，則C采取sp2雜化，空間構(gòu)型為平面三角形；原子個數(shù)相等、價電子數(shù)相等的微粒互為等電子體，CO32-的原子數(shù)為4，價電子數(shù)為24，其等電子體微粒的化學式有SO3或 NO3- 或SiO32-，它們和CO32-一樣采取sp2雜化，空間構(gòu)型為平面三角形；

(3)①分子間存在氫鍵，則沸點：M小于N ；

②中苯環(huán)和羰基上碳原子雜化類型為sp2雜化，而亞甲基或甲基碳原子為sp3 雜化，不同雜化類型的碳原子數(shù)之比為7:2；

③有機物N中除氫原子之外還有C、N、O三種原子，因N原子2p軌道為半充滿結(jié)構(gòu)，相對穩(wěn)定，三種原子的第一電離能由大到小的順序為N > O > C；

(4)因Ca2+的離子半徑小于Sr2+，Ca2+更易結(jié)合碳酸根離子中的氧離子，使碳酸根離子更易分解為二氧化碳，故CaCO3的熱分解溫度低于SrCO3；

(5)①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，C原子的y坐標和z坐標與B點相同，其x坐標數(shù)值為1，則C原子的坐標參數(shù)為(1，1， )

②已知石墨晶胞底邊長為am ，底邊面積為××2=cm2，晶胞的體積為cm2×2dcm=da2cm3，晶胞中含有碳原子數(shù)4×+4×+2×+2×+1+2×=4，1mol晶胞的質(zhì)量為4×12g，則石墨的密度為(4×12g)÷(NA×da2cm3)= g·cm-3。