Question

【題目】很多非金屬元素是地球上組成生命的基本元素，特別是碳元素、氧元素與其它元素結(jié)合成不計(jì)其數(shù)的無機(jī)物和有機(jī)化合物，構(gòu)成了豐富多彩的世界。請回答下列問題：

（1）基態(tài)碳原子最外層有______種空間運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，其價(jià)電子排布圖（即價(jià)電子軌道表示式）為______。

（2）寫出COS的電子式：_______，中心原子的雜化軌道類型為_______雜化，寫出與COS互為等電子體的粒子化學(xué)式（分子與離子各一種）：________、_______。

（3）碳酸鹽在一定溫度下會發(fā)生分解，實(shí)驗(yàn)證明碳酸鹽的陽離子不同，分解溫度不同，如下表所示：

試從生成物角度分析為什么隨著陽離子半徑的增大，碳酸鹽的分解溫度逐步升高？___________。

（4）碳的一種同素異形體—C60，又名足球烯，是一種高度對稱的球碳分子（C60分子結(jié)構(gòu)和C60晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示）。立方烷(分子式：C8H8，結(jié)構(gòu)是立方體：)是比C60約早20年合成出的一種對稱型烴類分子，而現(xiàn)如今已合成出一種立方烷與C60的復(fù)合型分子晶體，立方烷分子填充在原C60晶體的分子間空隙中。則該復(fù)合型分子晶體中組成的C8H8與C60分子個數(shù)比為__________。

（5）碳的另一種同素異形體——石墨，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，虛線勾勒出的是其晶胞。則石墨晶胞含碳原子個數(shù)為________個。

Answer 1

【答案】4 sp CO2 NO2+ 陽離子所帶電荷相同時，陽離子半徑越小，與氧離子形成的離子鍵更強(qiáng)，對應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解 1︰1 4

【解析】

碳是地球上組成生命的基本元素之一，可以sp3、sp2和sp雜化軌道成共價(jià)鍵，具有很強(qiáng)的結(jié)合能力，本題考查了一些含碳化合物的性質(zhì)。

（1）原子核外沒有運(yùn)動狀態(tài)相同的電子，最外層有4個電子，即最外層有4種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，碳原子價(jià)電子排布式為2s22p2，其價(jià)電子排布圖；

（2）COS中最外層有4個電子，分別與O原子、S原子形成2對共用電子對，COS的電子式，COS中C原子價(jià)層電子對個數(shù)=2+(4-2×2)=2，C原子采取sp雜化，COS含3個原子，價(jià)電子總數(shù)為4+6+6=16，舉例：分子為CO2，離子為NO2+；

（3）碳酸鹽分解的本質(zhì)是晶體中陽離子結(jié)合CO32-中的氧離子，使碳酸根分解為CO2的過程，當(dāng)陽離子所帶電荷相同時，陽離子半徑越小，其結(jié)合氧離子的能力越強(qiáng)，對應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解；

（4）晶胞中C60按8頂點(diǎn)、6面心分布，則每個晶胞中C60數(shù)目為8×+6×=4，立方烷填充在原C60晶體的分子間空隙中，按12棱、1體心分布，每個晶胞中立方烷數(shù)目為12×+1=4，故C8H8與C60分子個數(shù)比為1：1；

（5）由圖可知，石墨晶胞結(jié)構(gòu)為，晶胞中碳原子數(shù)目為1+2×+4×+8×=4，則石墨晶胞含碳原子個數(shù)為4個。