Question

【题目】一种Ru络合物与g-C3N4复合光催化剂将CO，还原为HCOOH的原理图如图所示。

（1）基态碳原子的价电子排布图为_____________。

（2）1molHCOOH中含有的σ键数目为_____________，HCOOH的沸点比CO2高的原因为_____________。

（3）Ru络合物中第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为_____________

（4）Ru络合物中与Ru配位的原子有N、_____________。

（5）Ru络合物含有的片段和中氮原子均采用sp2杂化，都存在大π键，氮原子配位能力更强的是_____________（填“前者”或“后者”）。

（6）一种类石墨的聚合物半导体g-C3N4，其单层平面结构如图1，晶胞结构如图2。

①g-C3N4中氮原子的杂化类型是_____________。

②根据图2，在图1中用平行四边形画出一个最小重复单元。_____________

③已知该晶胞的体积为Vcm3，中间层原子均在晶胞内部。设阿伏加德罗常数的值为NA，则g-C3N4的密度为____g.cm-3。

Answer 1

【答案】 4NA HCOOH和CO2均为分子晶体，但HCOOH分子间存在氢键 N＞O＞C Cl、C 前者 sp2杂化

【解析】

(5)中N原子有一对孤电子，容易给出电子对形成配位键，中N原子参与形成大π键，不易给出电子对形成配位键。

(6)③由均摊法可知，该晶胞中N原子个数=8×+8×+2×+4=8，C原子个数=3+6×=6，

(1)C为6号元素，基态碳原子的价电子排布图为：，故答案为：；

(2)单键全是σ键，双键有一个是σ键，一个是π键，所以，1molHCOOH中含有4molσ键，即4NA，HCOOH和CO2均为分子晶体，但HCOOH分子间存在氢键，故HCOOH的沸点比CO2高，故答案为：4NA；HCOOH和CO2均为分子晶体，但HCOOH分子间存在氢键；

(3)Ru络合物中除Ru元素外还有H、C、N、O、P、Cl元素，位于第二周期的有： C、N、O三种元素，一般情况下，从左往右，第一电离能增大，但第ⅤA族的N原子2p轨道电子处于半充满状态，比O难失电子，第一电离能比O大，综上所述，三者第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；

(4)由图可知，Ru络合物中与Ru配位的原子有N、Cl、C，故答案为：Cl、C；

(5)前者的sp2杂化轨道上有一个孤电子对，更容易形成配位键，故答案为：前者；

(6)①该物质中N原子价层电子对数为3，根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化类型为sp2杂化，故答案为：sp2杂化；

②由图二可知，重复的结构单元为六元环和外加三个N原子形成的结构，如图所示：，故答案为：；

③由均摊法可知，该晶胞中N原子个数=8×+8×+2×+4=8，C原子个数=3+6×=6，1个晶胞的质量=，密度ρ=g.cm-3，故答案为：。