Question

物質的結構決定性質，性質反映其結構特點．
（1）金剛石和石墨是碳元素的兩種常見單質，下列敘述中正確的有

 

．
a．金剛石中碳原子的雜化類型為sp³雜化，石墨中碳原子的雜化類型為sp²雜化；
b．晶體中共價鍵的鍵長：金剛石中C-C＜石墨中C-C；
c．晶體的熔點：金剛石＜石墨
d．晶體中共價鍵的鍵角：金剛石＞石墨
（2）某石蕊的分子結構如圖1．
①石蕊分子所含元素中，基態原子2p軌道有兩個成單電子的是

 

（填元素符號）； 由其中兩種元素形成的三角錐構型的一價陽離子是

 

（填化學式）；
②該石蕊易溶解于水，分析可能的原因是

 

；
（3）銅及其合金是人類最早使用的金屬材料．
①NF₃可由NH₃和F₂在Cu催化劑存在下反應直接得到：4NH₃+3F₂

Cu  .

NF₃+3NH₄F．
上述化學方程式中的5種物質所屬的晶體類型有

 

（填序號）．
a．離子晶體 b．分子晶體 c．原子晶體  d．金屬晶體
②金屬銅采取如圖2堆積方式，可稱為

 

堆積，則Cu晶體中Cu原子的配位數為

 

．

Answer 1

分析：（1）a．根據碳原子形成的σ鍵個數確定原子雜化方式；
bc、sp²雜化中，s軌道的成分比sp³雜化更多，而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價鍵更短，更牢固，即石墨的層內共價鍵鍵長比金剛石的鍵長短，作用力更大，破壞化學鍵需要更大能量；
d、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵，構成正四面體，石墨中的碳原子用sp²雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合，形成正六角形的平面層狀結構；
（2）①石蕊分子所含元素中，基態原子2p軌道有兩個成單電子的是C或O元素；由其中兩種元素形成的三角錐構型的一價陽離子中價層電子對個數是4且含有一個孤電子對；
②氫鍵的存在導致物質的溶解性增大，再結合相似相溶原理分析；
（3）①根據物質的構成微粒確定晶體類型；
②銅晶胞中面心和頂點上各有一個原子，屬于面心立方堆積，Cu晶體中Cu原子的配位數=3×8×

1

2

．

解答：（1）a、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵，構成正四面體，碳原子的雜化類型為sp³雜化；石墨中的碳原子與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合，形成平面正六邊形結構，碳原子的雜化類型為sp²雜化，故a正確；
b、sp²雜化中，s軌道的成分比sp³雜化更多，而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價鍵更短，更牢固，即石墨的層內共價鍵鍵長比金剛石的鍵長短，故b錯誤；
c、石墨的層內共價鍵鍵長比金剛石的鍵長短，作用力更大，破壞化學鍵需要更大能量，所以晶體的熔點金剛石＜石墨，故c正確；
d、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵，構成正四面體，鍵角為109°28′，石墨中的碳原子用sp²雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合，形成正六角形的平面層狀結構，鍵角為120°，故d錯誤；
故選a c；
（2）①石蕊分子所含元素中，基態原子2p軌道有兩個成單電子的是C、O元素；由其中兩種元素形成的三角錐構型的一價陽離子中價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，該微粒為H₃O⁺，故答案為：C、O；H₃O⁺；
②石蕊分子中含有-OH和-NH₂，均能與H₂O形成氫鍵，氫鍵的存在導致物質的溶解性增大；由結構知，該分子為極性分子，根據相似相溶原理，石蕊易溶于水，
故答案為：石蕊分子中含有-OH和-NH₂，均能與H₂O形成氫鍵；由結構知，該分子為極性分子，根據相似相溶原理，易溶于水；
（3）①NH₃、F₂、NF₃的構成微粒為分子，Cu的構成微粒是金屬陽離子和自由電子，NH₄F的構成微粒是陰陽離子，所以這幾種物質中NH₃、F₂、NF₃為分子晶體，Cu為金屬晶體，NH₄F為離子晶體，
故選abd；
 ②銅晶胞中面心和頂點上各有一個原子，屬于面心立方堆積，Cu晶體中Cu原子的配位數=3×8×

1

2

=12，
故答案為：面心立方；12．

點評：本題考查了晶胞的計算、晶體類型的判斷、氫鍵等知識點，根據物質的構成微粒確定晶體類型，知道相似相溶原理及氫鍵對物質性質的影響等知識點，題目難度不大．