Question

2．偉大的化學家、1954年諾貝爾化學獎得主、著名的化學結構大師、20世紀的科學怪杰泡林（Linus Pauling）1994年謝世，人們打開他的辦公室，發(fā)現里面有一塊黑板，畫得滿滿的，其中一個結構式如圖一所示．
（1）該結構的分子式是C₆H₂O₂N₁₀，有人預測它是炸藥，如果它在沒有氧氣參與的情況下爆炸，推測反應的化學方程式（發(fā)生分解反應，生成兩種單質和兩種化合物）是C₆H₂N₁₀O₂=H₂O↑+CO↑+5N₂↑+5C
（2）組成該分子所有元素的電負性大小順序為O＞N＞C＞H；分子中C原子的雜化方式為sp²；基態(tài)N原子價電子排布圖為．
Ⅱ．石墨是層狀結構，
（1）在石墨中具有三種不同的作用力，其中范德華力可以解釋石墨的滑膩感，離域π鍵可以解釋導電、傳熱的性質；
（2）石墨的化學式可以寫成（C₂）_n，如圖二．根據石墨化學式形式寫出它的等電子體白石墨（圖三）的化學式（BN）_n；
（3）石墨能導電，而白石墨不能導電，解釋白石墨不能導電的原因因為氮的電負性較大，π鍵上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由流動，故（BN）_n不導電．
Ⅲ．SiC是原子晶體，其結構類似金剛石，為C、Si兩原子依次相間排列的正四面體型空間網狀結構．試在圖四正方體的頂點上畫出與該Si最近的C的位置．若Si-C鍵長為acm，結合金剛石晶胞結構，計算SiC晶體的密度為$\frac{15\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³．（阿伏伽德羅常數用N_A表示）

Answer 1

分析 I．（1）根據結構簡式書寫分子式；發(fā)生分解反應，生成兩種單質和兩種化合物，根據組成元素可知生成氮氣和碳、水和CO；
（2）元素的非金屬性越強，其電負性越強；根據C的價層電子對數判斷；氮原子的價電子數為5，結合排布規(guī)律分析；
II．（1）石墨中層與層之間存在范德華力，六元環(huán)中存在離域π鍵；
（2）白石墨中每個六元環(huán)上含有3個B和3個N，每個每個原子被三個六元環(huán)共用；
（3）氮元素的電負性較大，吸引電子能力強，π鍵上的電子不能自由移動；
III．SiC是原子晶體，其結構類似金剛石，每個Si原子連接4個C原子，形成四面體結構；利用均攤法求出立方體中C、Si原子數，再根據ρ=$\frac{m}{V}$和V=（邊長）³計算．

解答 解：I．（1）根據結構簡式書寫分子式為：C₆H₂O₂N₁₀，C₆H₂O₂N₁₀發(fā)生分解反應，生成兩種單質和兩種化合物，根據組成元素可知生成氮氣和碳、水和CO，其反應的方程式為：C₆H₂N₁₀O₂=H₂O↑+CO↑+5N₂↑+5C；
故答案為：C₆H₂O₂N₁₀；C₆H₂N₁₀O₂=H₂O↑+CO↑+5N₂↑+5C；
（2）元素的非金屬性越強，其電負性越強，則電負性：O＞N＞C＞H；分子中C形成2個單鍵和一個雙鍵，則C原子的價層電子對數為3，屬于sp²雜化；氮原子的價電子數為5，其價電子排布圖為；
故答案為：O＞N＞C＞H；sp²；；
II．（1）石墨中層與層之間存在范德華力，范德華力較弱，容易斷裂，所以層與層之間可以自由滑動，即范德華力可以解釋石墨的滑膩感，六元環(huán)中存在離域π鍵，離域π鍵的電子能自由流動，所以能導電；
故答案為：范德華力；離域π鍵；
（2）白石墨中每個六元環(huán)上含有3個B和3個N，每個每個原子被三個六元環(huán)共用，則平均每個六元環(huán)上含有1個B和1個N，則白石墨的化學式為（BN）_n，
故答案為：（BN）_n；
（3）氮元素的電負性較大，吸引電子能力強，π鍵上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由流動，故（BN）_n不導電，
故答案為：因為氮的電負性較大，π鍵上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由流動，故（BN）_n不導電；
III．SiC是原子晶體，其結構類似金剛石，每個Si原子連接4個C原子，形成四面體結構，則四個C原子在不同的兩個面的不同頂點上，如圖所示：，
SiC中C與Si的原子個數比為1：1，設立方體的邊長為r，則r²+r²+r²=（2a）²，則r=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$a，
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{（28+12）×\frac{1}{2}}{{N}_{A}}}{（{\frac{2\sqrt{3}}{3}a）}^{3}}$=$\frac{15\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³；
故答案為：；$\frac{15\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$．

點評 本題考查了晶體類型和化學鍵的判斷、雜化方式的判斷、電子排布式的書寫、電負性、第一電離能、微粒的空間結構、配位鍵、晶胞的計算等；考查的知識點較多，題目難度中等，注意對題中所給結構圖的分析是解題的關鍵．