Question

18．碳元素在生產(chǎn)生活中具有非常重要的作用，在新物質(zhì)的制備中也發(fā)揮了舉足輕重的作用．
（1）與碳同周期，且基態(tài)原子的核外未成對(duì)電子數(shù)相等的元素是O（寫出元素符號(hào)）．
（2）石墨烯是目前人們制造的新物質(zhì)，該物質(zhì)是由單層碳原子六邊形平鋪而成的，像一張紙一樣（如圖甲），石墨烯中碳原子的雜化方式為sp²；常溫條件下丙烯是氣態(tài)，而相對(duì)分子質(zhì)量比丙烯小的甲醇，常溫條件下卻呈液態(tài)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是甲醇分子間存在氫鍵，而丙烯分子間只有范德華力．

（3）二氧化硅結(jié)構(gòu)跟金剛石結(jié)構(gòu)相似，即二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子．觀察圖乙中金剛石的結(jié)構(gòu)，分析二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，Si、O形成的最小環(huán)上O原子數(shù)目是6．
（4）圖丙是C₆₀的晶胞模型（一個(gè)小黑點(diǎn)代表一個(gè)C₆₀分子），圖中顯示出的C₆₀分子數(shù)為14個(gè)．實(shí)際上一個(gè)C₆₀晶胞中含有4個(gè)C₆₀分子．

Answer 1

分析 （1）C原子核外未成對(duì)電子數(shù)是2，與碳同周期，且基態(tài)原子的核外未成對(duì)電子數(shù)相等的元素是O元素；（2）石墨烯中每個(gè)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化類型；相同溫度下，含有分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高；
（3）金剛石中最小環(huán)上含有6個(gè)C原子，Si和金剛石結(jié)構(gòu)相似，所以每個(gè)最小環(huán)上含有6個(gè)Si原子，二氧化硅晶體相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子，據(jù)此判斷Si、O形成的最小環(huán)上O原子數(shù)目；
（4）每個(gè)晶胞中C₆₀分子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$．

解答 解：（1）C原子核外未成對(duì)電子數(shù)是2，與碳同周期，說(shuō)明處于第二周期，且基態(tài)原子的核外未成對(duì)電子數(shù)是2的元素是O元素，
故答案為：O；　
（2）石墨烯中每個(gè)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知C原子雜化類型為sp²；相同溫度下，含有分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高，甲醇分子間形成氫鍵、丙烯分子間只存在范德華力，所以常溫下甲醇是液態(tài)、丙烯是氣態(tài)，
故答案為：sp²；甲醇分子間存在氫鍵，而丙烯分子間只有范德華力；
（3）金剛石中最小環(huán)上含有6個(gè)C原子，Si和金剛石結(jié)構(gòu)相似，所以每個(gè)最小環(huán)上含有6個(gè)Si原子，二氧化硅晶體相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子，所以Si、O形成的最小環(huán)上O原子數(shù)目是6，故答案為：6；　
（4）每個(gè)晶胞中C₆₀分子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故答案為：4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、氫鍵、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，利用均攤法、價(jià)層電子對(duì)互斥理論等知識(shí)點(diǎn)即可解答，易錯(cuò)點(diǎn)是判斷二氧化硅中最小環(huán)上O原子個(gè)數(shù)，題目難度不大．