题目内容
【题目】ⅣA族的碳、硅等元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)在基态14C 原子中,核外存在__________对自旋相反的电子;CO32- 离子的几何构型为__________。
(2)利用反应Cu2Cl2+C2H2+2NH3→Cu2C2(乙炔亚铜,红色)+2NH4Cl 可检验乙炔。乙炔分子中σ键与π键数目之比为__________,NH4Cl 中含有的化学键类型有__________。
(3)“分子机器设计和合成”的研究对象之一为“分子开关”,“分子开关”与大环主体分子苯芳烃、杯芳烃等有关。
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①右图为对叔丁基杯[4]芳烃,由4 个羟基构成杯底,羟基间的相互作用力是__________。对叔丁基杯[4]芳烃中碳原子的杂化方式有__________。
②杯芳烃可用于某些ⅢB族元素金属离子如57La3+及21Se2+ 的萃取,基态Se2+核外电子排布式为__________。
(4)硅、硒均能与氢元素形成气态氢化物,若“Si-H”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se__________(填“>”或“<”)Si。
与Si同周期的部分元素的电离能(I)如图所示,其中代表第二电离能的图是__________(填标号)。
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(5)金刚砂(SiC)的晶胞结构如下图所示,每个C原子周围距离最近的C原子数目为__________个;若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度表达式为__________g · cm-3。
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【答案】 2 平面三角形 3∶2 离子键、共价键、配位键(或离子键、共价键) 氢键 sp2、sp3 1s22s22p63s23p63d1(或[Ar]3d1) > a 12 ![]()
【解析】(1)C原子核外电子排布为1s22s22p2,轨道式为如图所示:
,则在基态14C原子中,核外存在2对自旋相反的电子;CO32-中中心原子价层电子对个数=
=3,碳原子SP2杂化,轨道构型为平面三角形,成键原子有3个,分子空间构型为平面三角形;(2)乙炔的结构式为H-C≡C-H,单键为σ键,三键含有1个σ键、2个π键,故乙炔分子中σ键与π键数目之比为3:2;NH4Cl中铵根离子与氯离子之间存在离子键,氮与氢原子之间存在共价键和配位键;(3)①对叔丁基杯[4]芳烃中,O的非金属性很强,在羟基之间存在氢键;叔丁基杯[4]芳烃中含有苯环和饱和烃基,故碳原子的杂化方式有sp2和sp3;②Se是34号元素,Se原子核外有34个电子,Se原子失去2个电子变成Se2+,根据构造原理可知Se2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1;(4)若“Si-H”中键合电子偏向氢原子,说明硅显正价,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,硒显负价,所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si;在第三周期中,钠失去1个电子后,就已经达到稳定结构,所以钠的第二电离能最大,镁最外层为2个电子,失去2个电子后为稳定结构,所以镁的第二电离能较小,铝最外层有3个电子,失去2个电子后还未达稳定结构,而铝的金属性比镁弱,所以第二电离能比镁略高,硅最外层上2p层有2个电子,失去后,留下2个电子,相对较稳定,所以硅的第二电离能比铝要低,磷、硫非金属性逐渐增大,第二电离能也增大,由于硫失去一个电子后,3p轨道上是3个电子,是较稳定结构,所以硫的第二电离能要高于氯,综上分析,代表第二电离能的图是a;(5)金刚砂为原子晶体,每个硅原子连接4个碳原子,硅原子的配位数为4,每个硅原子又连接其他3个碳原子,所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为3×4=12;该晶胞中碳原子个数=8×
+6×
=4,硅原子个数为4,晶胞边长=a×10-10cm,体积V=( a×10-10cm)3,
=
=
g/cm3=
g/cm3。