Question

碳的多樣性體現(xiàn)在：碳單質(zhì)的多樣性、含碳化合物的多樣性、碳及其化合物應(yīng)用的多樣性等方面．
（1）乙烯分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為

 

．
（2）摻雜鉻的石墨鍍層是一種高硬度的自動(dòng)潤(rùn)滑劑，基態(tài)鉻原子的電子排布式為

 

．鉻原子中未成對(duì)電子數(shù)為

 

．
（3）石墨烯（如圖1）是目前科技研究的熱點(diǎn)，可看作將石墨的層狀結(jié)構(gòu)一層一層地剝開(kāi)得到的單層碳原子層晶體．理論上12g石墨烯中有

 

個(gè)六元碳環(huán)．
（4）CO₂在高溫高壓下所形成的晶體的晶胞如圖2所示，該晶體的類(lèi)型屬于

 

．該晶體中C原子軌道的雜化類(lèi)型為

 

．
（5）碳化硅（SiC）俗名“金剛砂”，有類(lèi)似金剛石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)中碳硅原子相間排列，如圖3所示（其中●為碳原子，○為硅原子）．
①第一電離能大小比較：C

 

Si（填“＞”、“＜”或“=”）．
②碳化硅晶體中，C-Si鍵的鍵角都是

 

．
③若設(shè)該晶胞的邊長(zhǎng)為apm，則碳化硅晶體的密度是

 

g?cm³（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A）．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷

專(zhuān)題：

分析：（1）乙烯中單鍵為σ鍵，雙鍵中一個(gè)是σ鍵、一個(gè)是π鍵；
（2）Cr是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)基態(tài)Cr原子核外電子排布式；Cr原子中未成對(duì)電子數(shù)為6；
（3）石墨烯中平均每個(gè)環(huán)上C原子個(gè)數(shù)=1×

1

3

×6=2，12g石墨中物質(zhì)的量=

12g

12g/mol

=1mol，碳原子個(gè)數(shù)為N_A；
（4）立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體為原子晶體，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定原子雜化方式；
（5）①同一主族元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減��；
②碳化硅中每個(gè)C原子和四個(gè)Si原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，其鍵角和甲烷鍵角相同；
③該晶胞中C原子個(gè)數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，Si原子個(gè)數(shù)為4，根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算其密度、

解答： 解：（1）乙烯中單鍵為σ鍵，雙鍵中一個(gè)是σ鍵、一個(gè)是π鍵，所以乙烯分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比=5：1，
故答案為：5：1；
（2）Cr是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知基態(tài)Cr原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；Cr原子中未成對(duì)電子數(shù)為6，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；6；
（3）石墨烯中平均每個(gè)環(huán)上C原子個(gè)數(shù)=1×

1

3

×6=2，12g石墨中物質(zhì)的量=

12g

12g/mol

=1mol，碳原子個(gè)數(shù)為N_A，所以六元環(huán)個(gè)數(shù)為

1

2

NA，故答案為：

1

2

NA；
（4）立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體為原子晶體，二氧化碳晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)O原子，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，所以C原子采用sp³雜化，故答案為：原子晶體；sp³；
（5）①同一主族元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減小，所以第一電離能C＞Si，故答案為：＞；
②碳化硅中每個(gè)C原子和四個(gè)Si原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，其鍵角和甲烷鍵角相同，所以其鍵角是，故答案為：109°28′；
③該晶胞中C原子個(gè)數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，Si原子個(gè)數(shù)為4，晶胞邊長(zhǎng)=a×10^-10cm，體積V=（a×10^-10cm）³，ρ=

m

V

=

40 NA ×4

(a×10-10)3

g?cm³=

160

(a×10-10)3NA

g?cm³，
故答案為：

160

(a×10-10)3NA

．

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、原子雜化判斷、原子核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高考高頻點(diǎn)，知道構(gòu)造原理、價(jià)層電子對(duì)互斥理論內(nèi)涵，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．