Question

【物质结构与性质】
碳元素可以组成不同的单质和化合物。
（1）碳原子的电子排布图为_______________
（2）由C和同周期的元素组成的分子如图a，推测分子式是____________，键角为_______。
图a
（3）CO₂分子的结构式为__________，与它等电子体的分子有___________；
（4）第ⅡA金属碳酸盐分解温度如下：

	BeCO3	MgCO3	CaCO3	SrCO3	BaCO3
分解温度	100℃	540℃	960℃	1289℃	1360℃

碳酸盐中CO碳原子是________杂化，其空间构型为________________。
解释上列碳酸盐分解温度越来越高的原因是_________________________。
（5）锂电池负极材料晶体为Li^＋嵌入两层石墨层中导致石墨堆积方式发生改变，上下层一样，形成如图2 晶胞结构，化学式为____________________。Li^＋投影在石墨层图，试在图中标出与该离子邻近的其它六个Li^＋的投影位置。
在晶胞中，给出的平行六面体的棱长单位为nm，相对原子质量Li：7、C：12。
则锂电池负极材料的密度为_____________g·cm^-3(用含a、b代数式表示)。
   
图2                         图3

Answer 1

（1） (1分)；（2）CF₄(1分)；109°28′(1分)
（3）O=C=O(2分)，N₂O(1分)；
（4）sp²(1分)；平面三角形；金属阴离子的半径越小，对氧原子的吸引力越大，夺取氧离子的能力越强(2分)。
（5）LiC₆(2分)，
(2分)       (2分)

试题分析：（1）碳原子有6个电子，电子排布图为。
（2）图中是正四面体的分子式，与C同周期，为-1价，故是CF₄，键角是109°28′。
（3）CO₂分子的结构式为O=C=O，与它等电子体的分子要求原子个数和价电子数都相等，有N₂O。
CO的中心碳原子的价层电子是6(最外层电子+带电荷数)，都参加与O原子成键，故是sp²杂化，其空间构型为平面三角形；碳酸盐中金属阴离子的半径越小，对氧原子的吸引力越大，夺取氧离子的能力越强。
图2晶胞中，Li⁺离子在8个顶角上，平均为1个，C原子有8个在面上，平均为4，心里有2个，共6个碳原子，故化学式为LiC₆，从投影来看，Li⁺最近的2个Li⁺都是沿着正六边形的一条边过去的，很容易找到其他6个投影的Li⁺。
注意平行六面体的底是内角为60°的菱形，一个晶胞的体积是a²b×10^-21cm³，故锂电池负极材料的密度为=g·cm^-3。