Question

[化学--选修3：物质结构与性质]
Ⅰ．下列有关说法正确的是

 

 （填字母编号）．
A．相同类型的离子晶体，晶格能越大，形成的晶体越稳定
B．手性催化剂只催化或者主要催化一种手性分子的合成
C．用金属的电子气理论能合理地解释金属易腐蚀的原因
D．H₃O⁺，NH₄Cl和[Ag（NH₃）₂]⁺中均存在配位键
Ⅱ．碳及其化合物在自然界中广泛存在．
（1）基态碳原子的价电子排布图可表示为

 

．
（2）第一电离能：碳原子

 

氧原子（填“＞”、“＜”或“=”），原因是

 

（3）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似．每个冰晶胞平均占有

 

个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞排列方式相同的原因是

 

．
（4）C₆₀的晶体中，分子作面心立方堆积，已知晶胞中C₆₀分子间的最短距离为d cm，可计算C₆₀晶体的密度为

 

g/cm³．
（5）请写出一个反应方程式以表达出反应前碳原子的杂化方式为sp²反应后变为sp³

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别

专题：化学键与晶体结构

分析：Ⅰ．C项，用金属的电子气理论只能解释金属的物理性质，不能解释金属易腐蚀；D项，H₃O⁺中H和O，NH₄Cl中N和H、[Ag（NH₃）₂]⁺中Ag和N存在配位键．
Ⅱ．（1）碳原子核外有6个电子，最外层4个，根据构造原理、泡利原理和洪特规则可写出基态碳原子的价电子排布图；
（2）碳原子的半径比氧原子大，且核电荷数比氧的小，故碳原子核对最外层电子的吸引力小于氧；
（3）C₆₀的晶体为面心立方堆积，利用均摊法确定每个冰晶胞含有的水分子个数，根据氧原子和碳原子的杂化方式分析；
（4）晶胞中C₆₀分子间的最短距离为d cm，则棱长为

2

dcm，晶胞的体积=2

2

d³cm³，该晶胞中C₆₀分子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，再结合ρV=m计算；
（5）sp2杂化的碳为形成双键碳原子，sp3杂化的碳为形成单键碳原子，可以是乙烯与Br₂、H₂、HX、H₂O等的加成反应．

解答： 解：Ⅰ．C项，用金属的电子气理论只能解释金属的物理性质，不能解释金属易腐蚀；D项，H₃O⁺中H和O，NH₄Cl中N和H、[Ag（NH₃）₂]⁺中Ag和N存在配位键；故答案为：A、B、D；
Ⅱ．（1）碳原子核外有6个电子，最外层4个，根据构造原理、泡利原理和洪特规则可写出基态碳原子的价电子排布图，
故答案为；
（2）同周期元素第一电离能呈增大趋势，故第一电离能碳原子小于氧原子；原因是碳原子的半径比氧原子大，且核电荷数比氧的小，故碳原子核对最外层电子的吸引力小于氧；故答案为：＜，碳原子的半径比氧原子大，且核电荷数比氧的小，故碳原子核对最外层电子的吸引力小于氧；
（3）每个冰晶胞平均占有分子个数=4+

1

8

×8+

1

2

×6=8，H₂O的氧原子中含有2个σ键和2个孤电子对，金刚石中每个碳原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子中一个氧原子可以和另外2个水分子中的氢原子形成2个氢键，2个氢原子可以和另外2个水分子中的氧原子形成氢键，所以每个水分子可与相邻的4个水分子形成4个氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似，
故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成4个氢键．
（4）晶胞中C₆₀分子间的最短距离为d cm，则棱长为

2

dcm，晶胞的体积=2

2

d³cm³，该晶胞中C₆₀分子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，ρ=

m

V

=

n?M

V

=

N NA ?M

V

=

N?M

V?NA

=

4×720

2 2 d3?NA

=

720 2

d3NA

（g/cm³），故答案为：

720 2

d3NA

；
（5）sp2杂化的碳为形成双键碳原子，sp3杂化的碳为形成单键碳原子，可以是乙烯与Br₂、H₂、HX、H₂O等的加成反应，故答案为：CH₂═CH₂+Br₂-→BrCH₂CH₂Br．

点评：本题考查物质结构和性质，考查考生对原子、分子、晶体结构和性质的理解能力．难度较大．