Question

【题目】碳是地球上组成生命的最基本的元素之一。根据要求回答下列问题:

（1）碳原子的价电子排布图:_________，核外有_________种不同运动状态的电子。

（2）碳可以形成多种有机化合物，下图所示是一种嘌呤和一种吡啶的结构，两种分子中所有原子都在一个平面上。

①嘌呤中所有元素的电负性由大到小的顺序__________。

②嘌呤中轨道之间的夹角∠1比∠2大，解释原因_____________。

③吡啶结构中N 原子的杂化方式___________。

④分子中的大π键可以用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)。该嘌呤和吡啶中都含有大π键,请问该吡啶中的大π键表示为__________。

（3）碳可形成CO、CO2、H2CO3等多种无机化合物。

①在反应CO 转化成CO2 的过程中，下列说法正确的是______。

A.每个分子中孤对电子数不变 B.分子极性变化

C.原子间成键方式改变 D.分子的熔沸点变大

②干冰和冰是两种常见的分子晶体，晶体中的空间利用率: 干冰___冰。(填“>”、 “<”或“=”)

③H2CO3与H3PO4 均有1个非羟基氧，H3PO4为中强酸，H2CO3为弱酸的原因______。

（4）在2017 年，中外科学家团队共同合成了碳的一种新型同素异形体: T- 碳。T- 碳的结构是: 将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4 个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维立方晶体结构，如下图。已知T- 碳晶胞参数为a pm，阿伏伽德罗常数为NA，则T- 碳的密度的表达式为______g/cm3。

Answer 1

【答案】 6 N > C > H （或N C H） 孤电子对与键合电子对之间的斥力大于键合电子对之间的斥力，斥力大，键角大 sp3 BCD > 由于溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸，与按二氧化碳全部转化为碳酸分子来估算酸的强度相比，自然就小了近百倍了

【解析】(1)碳为6号元素，碳原子的价电子排布图为，核外有6种不同运动状态的电子，故答案为：；6；

(2)①元素的非金属性越强，电负性数值越大，嘌呤中所有元素的电负性由大到小的顺序为N > C > H，故答案为：N > C > H；

②孤电子对与键合电子对之间的斥力大于键合电子对之间的斥力，斥力越大，键角越大，因此嘌呤中轨道之间的夹角∠1比∠2大，故答案为：孤电子对与键合电子对之间的斥力大于键合电子对之间的斥力，斥力大，键角大；

③吡啶结构中N原子连接有3个原子，含有1个孤对电子，采用sp3杂化，故答案为：sp3；

④分子中的大π键可以用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。根据吡啶的结构，其中的大π键由5个原子6个电子形成的，表示为，故答案为：；

(3)①A. CO分子中碳和氧上各有1个孤对电子，CO2分子中碳和氧上各有2个孤对电子，故A错误；B.CO为极性分子，二氧化碳为非极性分子，故B正确；C.CO中存在碳氧三键，CO2中存在碳氧双键，分子间成键方式改变，故C正确；D.反应物中的一氧化碳和氧气的相对分子质量小于生成物二氧化碳，分子的熔沸点变大，故D正确；故选BCD；

②水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积，晶体中的空间利用率：干冰＞冰，故答案为：＞；

③由于溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸，与按二氧化碳全部转化为碳酸分子来估算酸的强度相比，自然就小了近百倍了，而溶于水的五氧化二磷几乎能够完全反应生成磷酸，故答案为：由于溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸，与按二氧化碳全部转化为碳酸分子来估算酸的强度相比，自然就小了近百倍了；

(4)根据晶胞结构图，晶胞中含有的正四面体结构的数目=8×+6×+4=8，每个正四面体结构含有4个碳原子，晶胞的质量=，晶胞参数为apm，则晶胞的密度== g/cm3，故答案为：。