Question

【題目】碳是地球上組成生命的最基本的元素之一。根據要求回答下列問題:

（1）碳原子的價電子排布圖：________________，核外有______種不同運動狀態的電子。

（2）碳可以形成多種有機化合物，下圖所示是一種嘌呤和一種吡啶的結構，兩種分子中所有原子都在一個平面上。

①嘌呤中所有元素的電負性由大到小的順序______________________。

②嘌呤中軌道之間的夾角∠1比∠2大，解釋原因_________________________________。

③吡啶結構中N 原子的雜化方式___________。

④分子中的大π鍵可以用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為)。該嘌呤和吡啶中都含有大π鍵，請問該吡啶中的大π鍵表示為______________。

（3）碳可形成CO、CO2、H2CO3等多種無機化合物。

①在反應CO 轉化成CO2 的過程中，下列說法正確的是__________。

A．每個分子中孤對電子數不變 B．分子極性變化

C．原子間成鍵方式改變 D．分子的熔沸點變大

②干冰和冰是兩種常見的分子晶體，晶體中的空間利用率：干冰_______冰。(填“>”、 “<”或“=”)

③H2CO3與H3PO4均有1個非羥基氧，H3PO4為中強酸，H2CO3為弱酸的原因___________。

（4）在2017 年，中外科學家團隊共同合成了碳的一種新型同素異形體： T- 碳。T- 碳的結構是：將立方金剛石中的每個碳原子用一個由4 個碳原子組成的正四面體結構單元取代，形成碳的一種新型三維立方晶體結構，如下圖。已知T- 碳晶胞參數為a pm，阿伏伽德羅常數為NA，則T- 碳的密度的表達式為______________g/cm3。

Answer 1

【答案】6N>C>H（或N C H）孤電子對與鍵合電子對之間的斥力大于鍵合電子對之間的斥力，斥力大，鍵角大sp3BCD>由于溶于水的二氧化碳分子只有約幾百分之一與水結合成碳酸，與按二氧化碳全部轉化為碳酸分子來估算酸的強度相比，自然就小了近百倍了

【解析】

（1）碳為6號元素，碳原子的價電子排布圖為：，核外有6種不同運動狀態的電子；（2）①元素的非金屬性越強，電負性數值越大，嘌呤中所有元素的電負性由大到小的順序為N > C > H；②孤電子對與鍵合電子對之間的斥力大于鍵合電子對之間的斥力，斥力越大，鍵角越大，因此嘌呤中軌道之間的夾角∠1比∠2大；③吡啶結構中N 原子連接有3個原子，含有1個孤對電子，采用sp3雜化；④分子中的大π鍵可以用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數。根據吡啶的結構，其中的大π鍵由5個原子6個電子形成的表示為； （3）①A．CO分子中碳和氧上各有1個孤對電子，CO2分子中碳和氧上各有2個孤對電子，選項A錯誤； B．CO為極性分子，CO2為非極性分子，分子極性變化，選項B正確；C．CO中存在碳氧三鍵，CO2中存在碳氧雙鍵，分子中原子間成鍵方式改變，選項C正確；D．反應物中的一氧化碳和氧氣的相對分子質量小于生成物二氧化碳，分子的熔沸點變大，選項D正確。答案選BCD；②水分子間存在氫鍵，且氫鍵有方向性，導致水分子形成冰時存在較大的空隙，干冰分子之間只存在范德華力，形成的分子晶體是密堆積，晶體中的空間利用率：干冰>冰；③由于溶于水的二氧化碳分子只有約幾百分之一與水結合成碳酸，與按二氧化碳全部轉化為碳酸分子來估算酸的強度相比，自然就小了近百倍了，而溶于水的五氧化二磷幾乎能夠完全反應生成磷酸，故答案為由于溶于水的二氧化碳分子只有約幾百分之一與水結合成碳酸，與按二氧化碳全部轉化為碳酸分子來估算酸的強度相比，自然就小了近百倍了；（4）根據晶胞結構圖，晶胞中含有的正四面體結構的數目=，每個正四面體結構含有4個碳原子，晶胞的質量=，已知T- 碳晶胞參數為a pm，阿伏伽德羅常數為NA，則T- 碳的密度為g/cm3。