Question

15．已知碳元素能形成多种金属碳化物，如碳化钙，俗称为电石．
（1）电石（CaC₂）是用CaO与焦炭在电炉中加强热反应生成的，写出此反应的化学方程式CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO，CaC₂中含有化学键的类型为离子键和非极性共价键，C₂^2-与N₂互为等电子体，C₂^2-的电子式可表示为，其中α键和π键数目之比为1：2．
（2）已知MgO、CaO的熔点分别为2852℃、2614℃，分析熔点差异的原因是氧化镁的晶格能大于氧化钙．
（3）苯丙氨酸是一种重要的氨基酸，其结构如图1所示，分子中第一电离能最大的原子价电子排布式是s²sp³，其中碳原子的杂化方式有sp²、sp³．
（4）已知CaF₂晶体（如图2，Ca²⁺处于面心）的密度为ρg/cm³，N_A为阿伏加德常数，相邻的两个Ca²⁺的核间距为a cm，则CaF₂的摩尔质量（M）可以表示为$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$g/mol．

Answer 1

分析 （1）CaO与焦炭在电炉中加强热反应生成的，化学反应方程式为：CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO；CaC₂中含有化学键的类型为离子键和非极性共价键；C₂^2-含有C≡C键，电子式为；中含有1个σ和2个π；
（2）MgO、CaO两者都是离子晶体，晶格能的大小不同，导致熔沸点的不同；
（3）苯丙氨酸是一种重要的氨基酸，其结构如图1所示，分子中第一电离能最大的原子是氮原子，价电子排布式是2s²sp³；苯环和羧基上的碳是sp²杂化，其余碳是sp³杂化；
（4）根据ρV=$\frac{M}{{N}_{A}}$计算相对分子质量．

解答 解：（1）CaO与焦炭在电炉中加强热反应生成的，化学反应方程式为：CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO；CaC₂中含有化学键的类型为离子键和非极性共价键；C₂^2-含有C≡C键，电子式为，α键和π键数目之比为1：2，故答案为：CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO；离子键和非极性共价键；；1：2；
（2）MgO、CaO两者都是离子晶体，镁离子的半径小钙离子的半径，因为氧化镁的晶格能大于氧化钙，所以MgO的熔点高于CaO的熔点，故答案为：氧化镁的晶格能大于氧化钙；
（3）苯丙氨酸是一种重要的氨基酸，其结构如图1所示，分子中第一电离能最大的原子是氮原子，价电子排布式是2s²sp³；苯环和羧基上的碳是sp²杂化，其余碳是sp³杂化，故答案为：2s²sp³；sp²、sp³；
（4）该晶胞中含有钙离子个数=$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，根据一个晶胞的质量为ρV=$\frac{M}{{N}_{A}}$，Ca的摩尔质量在数值上和其相对分子质量是相等的，即M=ρVN_A=$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$，故答案为：$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$．

点评 本题考查物质结构与性质，综合性强，涉及核外电子排布、分子结构与性质、晶格能、晶体结构与性质、杂化轨道、等电子体、晶胞计算等，侧重对主干知识的考查，需要学生熟练掌握基础知识，题目难度中等．