题目内容
【题目】碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物有独特的性质和用途。请回答下列问题。
（1）碳原子核外电子有_____种不同的运动状态。碳原子的价电子在形成sp3杂化后，其轨道表达式为_____。
（2）写出一种CO32-的等电子体微粒的化学式_______，其空间构型为_______。
（3）有机物M(
)在一定条件下生成N(
)。
①沸点：M_____N （填“大于”或“小于”）。
②M中碳原子杂化类型为_____，不同杂化类型的碳原子数之比为_____。
③有机物N中除氢原子之外的其他原子的第一电离能由大到小的顺序为_____。
（4）已知CaCO3的热分解温度为900℃，SrCO3的热分解温度为1172℃，试从原子结构的角度解释CaCO3的热分解温度低于SrCO3的原因_____________。
（5）碳的一种同素异形体C60，又名足球烯，是一种高度堆成的球碳分子。立方烷（分子式：C8H8，
）是比C60约早20年合成出的一种对称性烃类分子，而如今已合成出一种立方烷与C60的复合型分子晶体，该晶体的晶胞结构如下图所示，立方烷分子填充在原C60晶体的分子间空隙中。则该复合型分子晶体的组成用二者的分子式可表示为______________。
（6）石墨是碳的一种同素异形体，它的一种晶胞结构和部分晶胞参数如下图：
①原子坐标参数描述的是晶胞内原子间的相对位置。石墨晶胞中碳原子A、B的坐标参数分别为：A(0，0，0)、B(0，1，1/2)。则C原子的坐标参数为_______________。
②晶胞参数用以描述晶胞的大小和形状。已知石墨晶胞底边长为acm ，层间距为dcm，阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨的密度为_____g·cm-3（写出表达式即可）。
【答案】 6 
SO3或 NO3- 或SiO32- 平面三角形 小于 sp2、sp3 7：2 N > O > C Ca2+的离子半径小于Sr2+，Ca2+更易结合碳酸根离子中的氧离子，使碳酸根离子更易分解为二氧化碳 C8H8·C60 （1，1，1/2） 
g·cm-3
【解析】(1).因为没有运动状态相同的电子，所以C原子核外有6中不同运动状态的电子；碳原子的2S轨道和三个2P轨道发生杂化，同时电子趋向优先单独占据一个轨道，所以其轨道表达式为：
；
(2). SO3和CO32-互为等电子体，S原子以sp2杂化轨道成键, SO3分子为平面正三角形分子；
(3). ①对结构相似的有机物，其分子量越大沸点就越高，所以沸点：M小于N；②因为M中含有C-C、苯环以及C=O，所以M中C的杂化方式为sp2、sp3杂化，两种杂化方式的碳原子比例为：（6+1）:2=7:2 ；③在N、O、C中，第一电离能的顺序为N > O > C；
(4). 由SrCO3和CaCO3都为离子晶体，SrCO3和CaCO3离子所带电荷相等，由于Ca2+半径小于Sr2+半径，所以CaO晶格能大于SrO晶格能，所以Ca2+比Sr2+更易与碳酸根离子中的氧离子结合，使碳酸根离子分解为CO2。
(5).晶胞中C60数目为8*1/8+6*1/2=4，立方烷分子填充在原C60晶体的分子间空隙中，晶胞中立方烷数目为4，则分子式为C8H8·C60；
(6). ①由B点坐标可得，a=1，d=1/2，所以C点坐标为（1，1，1/2）；②由石墨的晶胞结构得晶胞中C原子的数量为1+2×1/2+8×1/8+4×1/4=4,晶胞体积为2d×a×a×sin60°=
, ，石墨的密度为
g·cm-3。
