Question

【题目】碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物有独特的性质和用途。请回答下列问题。

（1）碳原子核外电子有_____种不同的运动状态。碳原子的价电子在形成sp3杂化后，其轨道表达式为_____。

（2）写出一种CO32-的等电子体微粒的化学式_______，其空问构型为_______。

（3）有机物M()在一定条件下生成N()。

①沸点：M_____N （填“大于”或“小于”）。

②M中碳原子杂化类型为_____，不同杂化类型的碳原子数之比为_____。

③有机物N中除氢原子之外的其他原子的第一电离能由大到小的顺序为_____。

（4）已知CaCO3的热分解温度为900℃，SrCO3的热分解温度为1172℃，试从原子结构的角度解释CaCO3的热分解翻度低于SrCO3的原因_____________。

（5）石墨是碳的一种同素异形体，它的一种晶胞结构和部分晶胞参数如下图：

①原子坐标参数描述的是晶胞内原子间的相对位置。石墨晶胞中碳原子A、B的坐标参数分别为：A(0，0，0)、B(0，1，1/2)。则C原子的坐标参数为_______________。

②晶胞参数用以描述晶胞的大小和形状。已知石墨晶胞底边长为am ，层间距为dcm，阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨的密度为_____g·cm-3（写出表达式即可）。

Answer 1

【答案】 6 SO3或 NO3- 或SiO32- 平面三角形 小于 sp2、sp3 7:2 N > O > C Ca2+的离子半径小于Sr2+，Ca2+更易结合碳酸根离子中的氧离子，使碳酸根离子更易分解为二氧化碳 （1,1,1/2）

【解析】(1)碳原子核外电子有6个电子，则有6种不同的运动状态，碳原子的价电子排布式为2s22p2，在形成sp3杂化后，其轨道表达式为；

(2)CO32-中孤对电子=0，价层电子对数=3+0=3，则C采取sp2杂化，空间构型为平面三角形；原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，CO32-的原子数为4，价电子数为24，其等电子体微粒的化学式有SO3或 NO3- 或SiO32-，它们和CO32-一样采取sp2杂化，空间构型为平面三角形；

(3)①分子间存在氢键，则沸点：M小于N ；

②中苯环和羰基上碳原子杂化类型为sp2杂化，而亚甲基或甲基碳原子为sp3 杂化，不同杂化类型的碳原子数之比为7:2；

③有机物N中除氢原子之外还有C、N、O三种原子，因N原子2p轨道为半充满结构，相对稳定，三种原子的第一电离能由大到小的顺序为N > O > C；

(4)因Ca2+的离子半径小于Sr2+，Ca2+更易结合碳酸根离子中的氧离子，使碳酸根离子更易分解为二氧化碳，故CaCO3的热分解温度低于SrCO3；

(5)①由晶胞结构可知，C原子的y坐标和z坐标与B点相同，其x坐标数值为1，则C原子的坐标参数为(1，1， )

②已知石墨晶胞底边长为am ，底边面积为××2=cm2，晶胞的体积为cm2×2dcm=da2cm3，晶胞中含有碳原子数4×+4×+2×+2×+1+2×=4，1mol晶胞的质量为4×12g，则石墨的密度为(4×12g)÷(NA×da2cm3)= g·cm-3。