Question

【题目】工业上以Ni的氧化物作催化剂，将丙烯氨氧化制得丙烯腈(CH2=CHCN)，然后以H3PO4-K3PO4等作为电解质溶液,电解丙烯腈制已二腈。已知总反应的化学方程式为:4CH2=CHCN+2H2OO2↑+2NC(CH2)4CN。

(1)基态Ni原子价层电子的轨道表达式为_______；在上述总反应的化学方程式中所涉及到的各元素中，电负性由小到大的顺序为_______。

(2)PO43-的空间构型是_______，CH2=CHCN中碳原子的杂化方式为_______ 。

(3)NC(CH2)4CN分子中σ键与π键数目之比为_______。

(4)已知K3PO4是离子晶体,写出其主要物理性质_____(写出2条即可)。

(5)反应中核心元素碳有金刚石、石墨等多种同素异形体。设石墨晶体中碳碳键的键长为am，金刚石晶体中碳碳键的键长为bm，则a____b(填“>”、“=”或“<”)，原因________。

(6)金刚石的晶胞结构如下图1所示，已知ZnS晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同，若图中a为Zn2+，则S2-处于ZnS晶胞中的位置为_________。

(7)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯(如图2所示)

①石墨烯转化为氧化石墨烯时,1号C与相邻C原子间键能的变化是___(填“变大”、“变小”“不变”)。

②石墨烯具有很大的比表面积，可用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为am,12g单层石墨烯的单面理论面积约为_______m3(列出计算式即可)。

Answer 1

【答案】 H＜C＜N＜O 正四面体 sp、sp2 15：4 熔融时能导电、熔点较高、硬度较大 ＜ 石墨晶体中碳碳键除σ键外还有大π键，金刚石晶体中碳碳键只有σ键 顶点、面心 变小

【解析】分析：（1）根据核外电子排布规律书写轨道表达式；非金属性越强，电负性越大；

（2）根据价层电子对互斥理论解答；

（3）根据分子中含有的共价键判断；

（4）根据离子晶体的性质特点解答；

（5）根据石墨和金刚石中含有的化学键分析；

（6）根据金刚石的晶胞结构并依据硫化锌的化学式判断；

（7）石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C 连接的O原子吸引电子能力较强，导致与1号C原子相邻C原子对电子的吸引力减小；根据晶胞结构依据均摊法计算。

详解：（1）Ni的原子序数是28，其基态Ni原子价层电子的轨道表达式为；非金属性越强，电负性越大，则在上述总反应的化学方程式中所涉及到的各元素中，电负性由小到大的顺序为H＜C＜N＜O。

(2)PO43-的价层电子对数是4，不存在孤对电子，空间构型是正四面体；CH2=CHCN中形成碳碳双键的碳原子是sp2杂化，又因为C与N之间是三键，则该碳原子的杂化方式为sp杂化。

(3)NC(CH2)4CN分子中除C与N之间是三键以外，其余均是单键。由于单键均是σ键，三键中含有1个σ键和2个π键，则σ键与π键数目之比为15：4。

(4)已知K3PO4是离子晶体,其主要物理性质有熔融时能导电、熔点较高、硬度较大等。

(5)由于石墨晶体中碳碳键除σ键外还有大π键，金刚石晶体中碳碳键只有σ键，所以a＜b。

（6）已知ZnS晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同，若图中a为Zn2+，这说明锌全部位于晶胞中，共计是4个，根据化学式ZnS可知S2-处于ZnS晶胞中的位置为顶点、面心。

（7）①石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C 连接的O原子吸引电子能力较强，导致与1号C原子相邻C原子对电子的吸引力减小，所以1号C 与相邻C原子间键能的变化是变小；

②单层石墨烯中含有C原子个数＝6×1/3＝2，每个六边形面积＝。12g单层石墨烯中原子个数为NA，因此12g单层石墨烯的单面理论面积。