Question

【題目】碳是地球上組成生命的最基本的元素之一。根據(jù)要求回答下列問題:

（1）碳原子的價電子排布圖：________________，核外有______種不同運動狀態(tài)的電子。

（2）碳可以形成多種有機化合物，下圖所示是一種嘌呤和一種吡啶的結(jié)構(gòu)，兩種分子中所有原子都在一個平面上。

①嘌呤中所有元素的電負性由大到小的順序______________________。

②嘌呤中軌道之間的夾角∠1比∠2大，解釋原因_________________________________。

③吡啶結(jié)構(gòu)中N 原子的雜化方式___________。

④分子中的大π鍵可以用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為)。該嘌呤和吡啶中都含有大π鍵，請問該吡啶中的大π鍵表示為______________。

（3）碳可形成CO、CO2、H2CO3等多種無機化合物。

①在反應(yīng)CO 轉(zhuǎn)化成CO2 的過程中，下列說法正確的是__________。

A．每個分子中孤對電子數(shù)不變 B．分子極性變化

C．原子間成鍵方式改變 D．分子的熔沸點變大

②干冰和冰是兩種常見的分子晶體，晶體中的空間利用率：干冰_______冰。(填“>”、 “<”或“=”)

③H2CO3與H3PO4均有1個非羥基氧，H3PO4為中強酸，H2CO3為弱酸的原因___________。

（4）在2017 年，中外科學(xué)家團隊共同合成了碳的一種新型同素異形體： T- 碳。T- 碳的結(jié)構(gòu)是：將立方金剛石中的每個碳原子用一個由4 個碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元取代，形成碳的一種新型三維立方晶體結(jié)構(gòu)，如下圖。已知T- 碳晶胞參數(shù)為a pm，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則T- 碳的密度的表達式為______________g/cm3。

Answer 1

【答案】6N>C>H（或N C H）孤電子對與鍵合電子對之間的斥力大于鍵合電子對之間的斥力，斥力大，鍵角大sp3BCD>由于溶于水的二氧化碳分子只有約幾百分之一與水結(jié)合成碳酸，與按二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸分子來估算酸的強度相比，自然就小了近百倍了

【解析】

（1）碳為6號元素，碳原子的價電子排布圖為：，核外有6種不同運動狀態(tài)的電子；（2）①元素的非金屬性越強，電負性數(shù)值越大，嘌呤中所有元素的電負性由大到小的順序為N > C > H；②孤電子對與鍵合電子對之間的斥力大于鍵合電子對之間的斥力，斥力越大，鍵角越大，因此嘌呤中軌道之間的夾角∠1比∠2大；③吡啶結(jié)構(gòu)中N 原子連接有3個原子，含有1個孤對電子，采用sp3雜化；④分子中的大π鍵可以用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)。根據(jù)吡啶的結(jié)構(gòu)，其中的大π鍵由5個原子6個電子形成的表示為； （3）①A．CO分子中碳和氧上各有1個孤對電子，CO2分子中碳和氧上各有2個孤對電子，選項A錯誤； B．CO為極性分子，CO2為非極性分子，分子極性變化，選項B正確；C．CO中存在碳氧三鍵，CO2中存在碳氧雙鍵，分子中原子間成鍵方式改變，選項C正確；D．反應(yīng)物中的一氧化碳和氧氣的相對分子質(zhì)量小于生成物二氧化碳，分子的熔沸點變大，選項D正確。答案選BCD；②水分子間存在氫鍵，且氫鍵有方向性，導(dǎo)致水分子形成冰時存在較大的空隙，干冰分子之間只存在范德華力，形成的分子晶體是密堆積，晶體中的空間利用率：干冰>冰；③由于溶于水的二氧化碳分子只有約幾百分之一與水結(jié)合成碳酸，與按二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸分子來估算酸的強度相比，自然就小了近百倍了，而溶于水的五氧化二磷幾乎能夠完全反應(yīng)生成磷酸，故答案為由于溶于水的二氧化碳分子只有約幾百分之一與水結(jié)合成碳酸，與按二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸分子來估算酸的強度相比，自然就小了近百倍了；（4）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，晶胞中含有的正四面體結(jié)構(gòu)的數(shù)目=，每個正四面體結(jié)構(gòu)含有4個碳原子，晶胞的質(zhì)量=，已知T- 碳晶胞參數(shù)為a pm，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則T- 碳的密度為g/cm3。