Question

【題目】ⅣA族的碳、硅等元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途。請回答下列問題：

（1）在基態(tài)14C 原子中，核外存在__________對自旋相反的電子;CO32- 離子的幾何構(gòu)型為__________。

（2）利用反應(yīng)Cu2Cl2+C2H2+2NH3→Cu2C2(乙炔亞銅，紅色)+2NH4Cl 可檢驗乙炔。乙炔分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為__________，NH4Cl 中含有的化學(xué)鍵類型有__________。

（3）“分子機器設(shè)計和合成”的研究對象之一為“分子開關(guān)”，“分子開關(guān)”與大環(huán)主體分子苯芳烴、杯芳烴等有關(guān)。

①右圖為對叔丁基杯[4]芳烴，由4 個羥基構(gòu)成杯底，羥基間的相互作用力是__________。對叔丁基杯[4]芳烴中碳原子的雜化方式有__________。

②杯芳烴可用于某些ⅢB族元素金屬離子如57La3+及21Se2+ 的萃取，基態(tài)Se2+核外電子排布式為__________。

（4）硅、硒均能與氫元素形成氣態(tài)氫化物，若“Si-H”中共用電子對偏向氫元素，氫氣與硒反應(yīng)時單質(zhì)硒是氧化劑，則硒與硅的電負性相對大小為Se__________(填“>”或“<”)Si。

與Si同周期的部分元素的電離能(I)如圖所示，其中代表第二電離能的圖是__________(填標(biāo)號)。

（5）金剛砂(SiC)的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，每個C原子周圍距離最近的C原子數(shù)目為__________個;若晶胞的邊長為a pm，則金剛砂的密度表達式為__________g · cm-3。

Answer 1

【答案】 2 平面三角形 3∶2 離子鍵、共價鍵、配位鍵(或離子鍵、共價鍵) 氫鍵 sp2、sp3 1s22s22p63s23p63d1(或[Ar]3d1) > a 12

【解析】（1）C原子核外電子排布為1s22s22p2，軌道式為如圖所示：，則在基態(tài)14C原子中，核外存在2對自旋相反的電子；CO32-中中心原子價層電子對個數(shù)==3，碳原子SP2雜化，軌道構(gòu)型為平面三角形，成鍵原子有3個，分子空間構(gòu)型為平面三角形；（2）乙炔的結(jié)構(gòu)式為H-C≡C-H，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，故乙炔分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為3：2；NH4Cl中銨根離子與氯離子之間存在離子鍵，氮與氫原子之間存在共價鍵和配位鍵；（3）①對叔丁基杯[4]芳烴中，O的非金屬性很強，在羥基之間存在氫鍵；叔丁基杯[4]芳烴中含有苯環(huán)和飽和烴基，故碳原子的雜化方式有sp2和sp3；②Se是34號元素，Se原子核外有34個電子，Se原子失去2個電子變成Se2+，根據(jù)構(gòu)造原理可知Se2+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1；（4）若“Si-H”中鍵合電子偏向氫原子，說明硅顯正價，氫氣與硒反應(yīng)時單質(zhì)硒是氧化劑，硒顯負價，所以硒與硅的電負性相對大小為Se＞Si；在第三周期中，鈉失去1個電子后，就已經(jīng)達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鈉的第二電離能最大，鎂最外層為2個電子，失去2個電子后為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鎂的第二電離能較小，鋁最外層有3個電子，失去2個電子后還未達穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而鋁的金屬性比鎂弱，所以第二電離能比鎂略高，硅最外層上2p層有2個電子，失去后，留下2個電子，相對較穩(wěn)定，所以硅的第二電離能比鋁要低，磷、硫非金屬性逐漸增大，第二電離能也增大，由于硫失去一個電子后，3p軌道上是3個電子，是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以硫的第二電離能要高于氯，綜上分析，代表第二電離能的圖是a；（5）金剛砂為原子晶體，每個硅原子連接4個碳原子，硅原子的配位數(shù)為4，每個硅原子又連接其他3個碳原子，所以每個碳原子周圍最近的碳原子數(shù)目為3×4=12；該晶胞中碳原子個數(shù)=8×+6×=4，硅原子個數(shù)為4，晶胞邊長=a×10-10cm，體積V=( a×10-10cm)3， ==g/cm3=g/cm3。