Question

【题目】C、H、O、N 是构成生命的基本元素，是中学化学研究的重要内容之一。

(1)对碳原子核外两个未成对电子的描述，正确的是_____

A. 电子云形状不同

B. 自旋方向相同

C. 能量不同

D. 在同一轨道

(2)C、O、N 三种元素第一电离能由大到小的顺序是_____

(3)HCHO 分子中碳原子轨道的杂化类型是_____，福尔马林(HCHO 的水溶液)，HCHO 极易与水互溶的主要原因是_____

(4)在有机银镜反应实验中其中一种反应物是配合物，写出此配合物离子的结构简式_____，提供孤电子对的成键原子是_____。

(5)如图是金刚石晶胞，每个碳原子的配位数是_____；每个晶胞中含有的碳原子个数是_____；若晶胞的边长是anm，该晶胞中两个碳原子之间的最短距离为_____nm。

Answer 1

【答案】B N＞O＞C sp2 HCHO与水分子间存在氢键 [Ag(NH3)2]+ N 4 8 a

【解析】

(1)碳原子的电子排布式为1s22s22p2，结合核外电子的排布规律分析判断；

(2)C、O、N都是第二周期非金属元素，同一周期元素，自左而右，第一电离能呈增大趋势，结合N元素原子2p能级是半满状态分析排序；

(3)根据甲醛中的成键来分析碳原子的杂化类型，结合氢键对物质性质的影响分析解答；

(4)银镜反应实验中的反应物属于配合物的是Ag(NH3)2OH，据此分析解答；

(5)根据金刚石的晶胞结构结合均摊法计算晶胞中含有的碳原子数；晶胞中两个碳原子之间的最短距离为晶胞体对角线的，据此计算。

(1)A、碳原子核外两个未成对电子，都属于2p能级，p能级沿x、y、z轴的方向电子云密度大，呈现哑铃型，则电子云形状相同，故A错误；B、p能级又分x、y、z三个相互垂直的轨道，电子优先占据不同轨道，并且自旋方向相同，所以碳原子核外两个未成对电子，自旋方向相同，故B正确；C、碳原子核外两个未成对电子，都属于2p能级，能量相同，故C错误； D、p能级又分x、y、z三个相互垂直的轨道，电子优先占据不同轨道，所以碳原子核外两个未成对电子，不在同一轨道，故D错误；故答案为：B。

(2)C、O、N都是第二周期非金属元素，同一周期元素，自左而右，第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满的稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；

(3)甲醛分子中含有碳氧双键，1个甲醛分子中含有2个碳氢σ键，1个碳氧σ键，共有3个σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化；福尔马林是HCHO的水溶液，HCHO与水分子间存在氢键使得HCHO极易与水互溶，故答案为：sp2；HCHO与水分子间存在氢键；

(4)有机物的银镜反应实验中的反应物属于配合物的是Ag(NH3)2OH，配合物离子的结构简式为[Ag(NH3)2]+，NH3为配体，N原子中含有孤电子对，因此提供孤电子对的成键原子是N，故答案为：[Ag(NH3)2]+；N；

(5)根据图示，在金刚石晶胞中，每个碳原子周围有4个碳原子，碳原子的配位数是4；每个晶胞中含有的碳原子个数是8×+6×+4=8；晶胞中两个碳原子之间的最短距离为晶胞体对角线的，因此最短距离为anm，故答案为：4；8；a。