题目内容
【题目】iCo2S4@g-C3N4-CNT是一类很有发展前途的化合物电催化剂。回答下列问题:
(1)基态Co2+的价层电子排布图(轨道表达式)为_________;基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为______________形。
(2)g-C3N4(结构片段如图1,环上化学键与苯环类似)可由三聚氰胺(
)与(NH4)2SO4共热制得。
①g-C3N4分子中环上的氮原子、碳原子杂化方式依次为________、_____。
②SO42—的空间构型为 __________________。
③三聚氰胺分子中含σ键 ______个,它不溶于冷水,溶于热水,其主要原因是 ______________________。
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(3)碳纳米管(CNT,结构如图2)具有良好的导电性,其原因是______________。
(4)CoS2具有 AB2型立方结构(如图3),晶胞参数为553.4pm。设NA为阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度为________________ gcm—3(列出计算式) 。
【答案】
纺锤(哑铃) sp2 sp2 正四面体 l5 热水破坏了三聚氰胺分子内的氢键,使三聚氰胺分子与水分子形成分子间氢键,溶解度增大 碳纳米管中的每个碳原子只形成三个共价键,剩余一个价电子可在分子内自由移动
【解析】
(1)基态Co2+的价层电子排布式为3d7,则价层电子排布图为
;基态S原子核外电子占据最高能级的轨道为3p,则其电子云的轮廓图为纺锤(哑铃)形。答案为:
;纺锤(哑铃);
(2)①g-C3N4分子中环上的氮原子、碳原子价层电子对数都为3,所以杂化方式依次为sp2、sp2。答案为:sp2;sp2;
②SO42- 中S的价层电子对数为4,则空间构型为正四面体。答案为:正四面体;
③三聚氰胺分子中每两个原子间只形成1个σ键,则含σ键l5个;它不溶于冷水,溶于热水,则表明分子内形成氢键,从而得出其主要原因是热水破坏了三聚氰胺分子内的氢键,使三聚氰胺分子与水分子形成分子间氢键,溶解度增大。答案为:l5;热水破坏了三聚氰胺分子内的氢键,使三聚氰胺分子与水分子形成分子间氢键,溶解度增大;
(3)碳纳米管具有良好的导电性,则表明最外层电子没有完全成键,从而得出其原因是碳纳米管中的每个碳原子只形成三个共价键,剩余一个价电子可在分子内自由移动。 答案为:碳纳米管中的每个碳原子只形成三个共价键,剩余一个价电子可在分子内自由移动;
(4)在CoS2晶胞中,含Co原子个数为8×
+6×
=4,含S原子8个,晶胞参数为553.4pm。设NA为阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度为
=
gcm—3。答案为:
。