Question

【题目】

H、C、N、O、W、Fe、V都是生活与化学工业中常见元素，请回答下列问题：

⑴碳负离子CH3-的空间构型为_______；根据等电子原理，NO+的电子式为________。

⑵N、Na+、Fe3+、Cu2+四种微粒基态的核外电子排布式中未成对电子数最多的是________；Cu2+在水中呈现蓝色是因为形成了水合铜离子，其化学式为______。

(3)钒可用于人工合成的二价钒固氮美酶(结构如图甲)。钒固氮酶中钒的配位原子有__________(填元素符号)。

(4)烟酰胺(结构如图乙)可用于合成光合辅酶NADPH，烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有______，1 mol该分子中含σ键的数目为________________。

(5)下图为碳化钨晶体的一部分结构，碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙+固溶体，也称为填隙化合物。在此结构中，其中钨原子有______个，1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有______个，假设该部分晶体的体积为Vcm3，碳化钨的摩尔质量为M g/mol，密度为b g/cm3，则阿伏加德罗常数NA用上述数据可以表示为___________________。

(6)12 g石墨烯(结构如图丙)中含有的正六边形的物质的量为_____mol；请你预测硅是否容易形成类似石墨烯的结构，并说明理由____________________。

Answer 1

【答案】 三角锥形 []+ Fe3+ [Cu(H2O)4]2+ N、S sp3,sp2 15NA 6 6 0.5 不容易，硅原子半径大于碳原子半径，且3p轨道不易重叠形成键

【解析】（1）碳负离子CH3-中碳原子的价层电子对数＝3＋(4+1-3×1)/2=4，含有一对孤对电子，所以空间构型为三角锥形；NO+与氮气互为等电子体，则根据等电子原理，NO+的电子式为。⑵N、Na+、Fe3+、Cu2+四种微粒基态的核外电子排布式中未成对电子数分别是3、0、5、1，所以未成对电子数最多的是Fe3+；Cu2+在水中呈现蓝色是因为形成了水合铜离子，其化学式为[Cu(H2O)4]2+。（3）由图可知，钒固氨酶中钒的配位原子有S与N；（4）由烟酰胺结构式可知，分子中氨基中N原子成3个σ键、含有1对孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，而环中N原子成2个σ键、含有1对孤电子对，杂化轨道数目为3，采取sp2杂化；分子中含有4个C-H键、2个N-H键、3个C-C键、，2个C-N键、4个双键，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，故分子中含有σ键为15，故lmol该分子中含σ键数目为15NA；(5)在此结构中钨原子数目为1+2×1/2+12×1/6+6×1/3=6，以体内钨原子可知，1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有6个；结构中W原子数目为6、C原子数目为6，则晶胞的质量为，则=Vcm3×b g/cm3，故NA=6M/bV；(6) 12g石墨烯中碳原子的物质的量为12g÷12g/mol=1mol，由石墨烯的结构图可知，每个碳原子为3个正六边形共有，则一个正六边形含有6×1/3=2，则含有的正六边形数目为1mol×1/2×NAmol-1＝0.5NA，物质的量是0.5mol；Si原子半径比碳原子半径大，3p轨道不易重叠形成π键，因此硅不容易形成类似石墨烯的结构。