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(fù)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(dá)式為______g/cm3。

Answer 1

【答案】 6 N > 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 sp3 BCD > 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，故答案為：；6；

(2)①元素的非金屬性越強，電負(fù)性數(shù)值越大，嘌呤中所有元素的電負(fù)性由大到小的順序為N > C > H，故答案為：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，故答案為：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；

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，故答案為：sp3；

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，故答案為：；

(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，故A錯誤；B.CO為極性分子，二氧化碳為非極性分子，故B正確；C.CO中存在碳氧三鍵，CO2中存在碳氧雙鍵，分子間成鍵方式改變，故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，故D正確；故選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，故答案為：＞；

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=8×+6×+4=8，每個正四面體結(jié)構(gòu)含有4個碳原子，晶胞的質(zhì)量=，晶胞參數(shù)為apm，則晶胞的密度== g/cm3，故答案為：。