Question

【题目】碳和硅是中学常见元素，其单质及化合物有独特的性质和用途。回答问题：

（1）基态碳原子的电子排布图为___，CO2属于___分子（选填“极性”或“非极性”）；

（2）60克SiO2晶体中含有的Si-O键数目为___（用NA表示）；

（3）有机物M（）中碳的杂化类型有__，除氢原子之外的其它元素原子的第一电离能由大到小的顺序为__；

（4）碳元素能形成多种单质如金刚石、石墨、C60等，回答下列问题：

（Ⅰ）C60的晶体类型是__晶体。

（Ⅱ）石墨是一种混合晶型，结构中具有的作用力有___。

a.共价键 b.分子间作用力 c.氢键 d.金属键 e.离子键

（Ⅲ）金刚石晶胞结构如图所示，假设金刚石晶胞的边长为a cm，阿伏伽德罗常数为NA，则金刚石的密度可以表示为___g/cm3。

Answer 1

【答案】 非极性 4NA sp2、sp3杂化 N＞O＞C 分子 abd

【解析】

（1）基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，其电子排布图为，CO2是直线形分子，正负电荷中心重合，属于非极性分子；

（2）60克SiO2晶体为1mol，在SiO2晶体中，每个硅原子都连有4个氧原子，所以1mol SiO2晶体含有的Si-O键数目为4NA；

（3）中苯环上的碳原子是sp2杂化，支链上的碳原子是饱和碳原子，为sp3杂化；由于氮原子的2p上有3个电子，是稳定的半充满结构，失去一个电子比较困难，所以C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；

（4）（Ⅰ）C60的晶体类型是分子晶体；

（Ⅱ）石墨是层状结构，在同层内，碳原子通过sp2杂化和另外三个碳原子形成共价键，层和层之间是微弱的范德华力，同时每个碳原子还有一个未杂化的电子，可以自由移动，所以石墨中具有的作用力有共价键、分子间作用力和金属键，故选abd；

（Ⅲ）一个金刚石晶胞中有8（=8×+6×+4×1）个碳原子，则一个晶胞的质量为g，所以金刚石的密度可以表示为g/cm3。