Question

【题目】碳元素是形成单质及其化合物种类最多的元素．回答下列有关问题．
（1）碳元素可形成多种不同形式的单质，下列是几种单质的结构图（如图1）
观察上述结构，判断a中碳原子的杂化方式为 ， b对应的物质是 ， c是C60的分子结构模型，在每个C60分子中形成的σ键数目为 ．
（2）在C60单质中，微粒之间的作用力为 ， C60能与金属钾化合生成具有超导性的K3C60 ， 在K3C60中阴阳离子个数比为1：3，则K3C60属于晶体．
（3）CO是碳元素的常见氧化物，分子中C原子上有一对孤对电子，与N2互为等电子体，则CO的结构式为；写出另一与CO互为等电子体的化学式 ．
（4）CO可以和很多过渡金属形成配合物．金属镍粉在CO气流中轻微地加热，可生成液态的Ni（CO）4 ， 用配位键表示Ni（CO）4 的结构为；写出基态Ni原子的电子排布式 ．
（5）科学发现，C和Ni、Mg元素的原子形成的晶体也具有超导性，其晶胞的结构特点如图2，则该化合物的化学式为； C、Ni、Mg三种元素中，电负性最大的是 ．
（6）碳的氢化物甲烷在自然界中广泛存在，其中可燃冰是有待人类开发的新能源．可燃冰是一种笼状结构，CH4分子存在于H2O分子形成的笼子中（如图3所示）．两种分子中，共价键的键能；CH4分子与H2O分子的分子量相差不大，但两种物质的熔沸点相差很大，其主要原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）sp2|金刚石|90
（2）分子间作用力|离子
（3） | CN﹣
（4） |1s22s22p63s23p63d84s2
（5）MgCNi3|C
（6）H﹣O键＞C﹣H键|H2O分子之间形成氢键
【解析】解：（1）a为石墨，每个C原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论知C原子杂化类型为sp2；b为正四面体结构，则对应的物质是金刚石，c是C60的分子结构模型，平均每个C形成1.5个σ键，所以在每个C60分子中形成的σ键数目为60×1.5=90；

所以答案是：sp2；金刚石； 90；（2）C60单质为分子晶体，微粒之间的作用力为分子间作用力，C60能与金属钾化合生成具有超导性的K3C60，在K3C60中阴阳离子个数比为1：3，则K3C60属于离子晶体；所以答案是：分子间作用力； 离子；（3）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，则CO的结构式为C≡O，等电子体中原子数和价电子数都相同，则 N2、CN﹣、CO的原子数都是2，价电子数都是10，则互为等电子体，所以答案是：C≡O；CN﹣；（4）配合物Ni（CO）4的Ni为中心原子，CO为配体，所以表示Ni（CO）4 的结构为 ；Ni元素是28号元素，位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2，所以答案是： ，1s22s22p63s23p63d84s2；（5）晶胞中N原子数目为1、Mg原子数目为8× =1、Ni原子数目为6× =3，故该晶体化学式为MgNi3N，电负性最大的即非金属性最强，所以C、Ni、Mg三种元素中，电负性最大的是C，所以答案是：MgCNi3；C；（6）因为键长越短键能越大，又O的半径小于C，所以共价键的键能H﹣O键＞C﹣H键；又H2O分子间形成氢键，所以CH4分子与H2O分子的分子量相差不大，但两种物质的熔沸点相差很大；

所以答案是：H﹣O键＞C﹣H键；H2O分子之间形成氢键．