题目内容
【题目】碳元素是形成单质及其化合物种类最多的元素。回答下列问题:
(1)碳能与氢、氮、氧三种元素构成化合物CO(NH2)2,该分子中各元素的电负性由大到小的顺序为_________,其中C原子的杂化方式为__________,该物质易溶于水的主要原因是_______________。
(2)CO是碳元素的常见氧化物,与N2互为等电子体,则CO的结构式为_______;CO可以和很多过渡金属形成配合物,如Ni(CO)4,写出基态Ni原子的电子排布式__________。
(3)碳的某种晶体为层状结构,可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间,形成间隙化合物,其常见结构的平面投影如图①所示,则其化学式可表示为__________
(4)图②为碳的一种同素异形体C60分子,每个C60分子中含有σ键的数目为________。
(5)图③为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1/2,0,1/2),C为(1/2,1/2,0);则D原子的坐标参数为__________。
(6)立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼的密度是___________g·㎝-3(列出计算式即可,阿伏加徳罗常数为NA)。
【答案】O>N>C>H sp2 CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键 1s22s22p63s23p63d84s2 KC8 90
【解析】
(1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故电负性O>N>C>H,CO(NH2)2中C原子成2个C-N键,1个C=O键,没有孤对电子,杂化轨道数目为3,C原子采取sp2杂化,该物质易溶于水的主要原因是CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键,故答案为:O>N>C>H;sp2;CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键。
(2)CO与N2互为等电子体,N2的结构式为N三N ,故CO的结构式为,Ni是28号元素,基态时电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2,故答案为:;1s22s22p63s23p63d84s2。
(3)根据图①所示可知如果取3个钾原子构成的三角形,则三角形中碳原子是4个,而钾原子的个数是3×1/6=1/2,因此化学式可表示为KC8,故答案为:KC8。
(4)1个C60分子中每个C形成3个C-C键,且每个键为2个C共用,则每个碳原子含有的σ键个数为1.5,所以1个C60分子中σ键的数目为1.5×60=90,故每个C60分子中含有σ键的数目为90,答案为:90。
(5)由图示可知,与D相连的4个原子形成正四面体结构,且D位于正四面体的体内。由B在x轴的坐标为1/2知,D在x轴的坐标为1/4。同理得出D在y、z轴的坐标均为1/4,则D原子的坐标参数为,故答案为:
(6)因为金刚石属于面心立方晶胞,即C原子处在立方体的8个顶点,6个面心,体内有4个,故根据均摊法及BN的化学式可推知,一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子,又因为一个BN的质量是M/NA,而一个晶胞的体积是(361.5×10-10)3cm3,故密度=质量÷体积= g·cm-3,故答案为。