题目内容
【题目】石墨是一种混合型晶体，具有多种晶体结构其一种晶胞的结构如图所示。回答下列问题：
(1)基态碳原子的轨道表示式为___________；
(2)碳、氮、氧三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________；
(3)CH3－是有机反应中重要的中间体，其空间构型为___________；
(4)石墨晶体中碳原子的杂化形式为___________晶体中微粒间的作用力有___________(填标号)，石墨熔点高于金刚石是因为存在___________(填标号)；
A．离子键 B．共价键 C．π键 D．氢键 E范德华力
(5)该晶胞中的碳原子有___________种原子坐标；若该晶胞底面边长为apm，高为cpm，则石墨晶体中碳碳键的键长为___________pm，密度为___________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
【答案】
N>O>C 三角锥形 sp2 BCE C 4 
【解析】
综合考查物质结构与性质知识，按构造原理写轨道表示式，按元素周期律比较第一电离能，用价层电子对互斥理论判断离子构型，由石墨结构反推碳原子杂化类型，由晶胞结构计算共价键键长和密度。
(1)据构造原理，基态碳原子的轨道表示式为；
(2)据元素周期律，碳、氮、氧元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C；
(3)CH3－中心原子碳的价层电子对数为(4+1×3+1)÷2=4，为sp3杂化，三个杂化轨道填充共用电子对，一个杂化轨道被孤电子对占据，故离子空间构型为三角锥形。
(4)石墨晶体为平面层状结构，层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，键角120，则碳原子为sp2杂化。层内相邻碳原子间共价键结合，未杂化的p轨道形成大π键，层间为范德华力结合，故选BCE。金刚石中碳原子间以单键结合，而石墨中碳原子间还有大π键，使其键能增大，故石墨熔点高于金刚石。
(5)每个石墨晶胞有碳原子8×
+4×
+2×
+1=4个，则有4种原子坐标；
晶胞底面图
，设碳碳键的键长为x，则x2=(x/2)2+(a/2)2，解得x=；
晶胞底面的高=
=
，一个晶胞体积=(a×10-10)×(×10-10)×(c×10-10)cm3，
一个晶胞质量=
g，故石墨晶体密度为g·cm－3。
