Question

【題目】碳、氮及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問題：

（1）碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是__________。

（2）CS2分子中，共價鍵的類型有_______ , C原子的雜化軌道類型是______，寫出兩個與CS2具有相同空間構型的分子或離子_______。

（3）肼（N2H4）分子可視為NH3分子中的一個氫原子被-NH2（氨基）取代形成的另一種氮的氫化物。

①NH3分子的空間構型是______；

②肼可用作火箭燃料，燃燒時發生的反應是：N2O4(g)+ N2H4(g)=2N2(g)+4H2O(g) △H=-1038.7kJ/mol。若該反應中有4molN-H鍵斷裂，則形成的π鍵有___mol。

③肼能與硫酸反應生成N2H6SO4, N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，則N2H6SO4的晶體內不存在____ （填標號）。

a．離子鍵 b．共價鍵 c．配位鍵 d．范德華力

（4）碳的另一種單質C60可以與鉀形成低溫超導化合物，晶體結構如圖29所示。K位于立方體的棱上和立方體的內部，此化合物的化學式為______。其晶胞參數（晶胞邊長）為1.4nm，晶體密度為____g/cm3。

Answer 1

【答案】 碳原子最外層有4個電子，不容易得或失電子形成穩定結構 π、δ sp CO2、SCN- 三角錐形 3 d K3C60 2

【解析】(1)共價鍵為原子之間以共用電子對成鍵，碳原子核外有4個電子，且元素的非金屬性較弱，但半徑較小，反應中難以失去或得到電子形成穩定結構；
(2)CS2分子的結構式為S=C=S，含有δ鍵和π鍵，CS2分子中C原子形成2個δ鍵，孤對電子數為=0，則為sp雜化；等電子體具有相似的結構，CO2、SCN-與CS2是等電子體，則具有相同空間構型；

(3)①NH3分子中氮原子含有3個共價鍵和一個孤電子對，所以空間構型是三角錐型；

②N2O4+2N2H4═3N2+4H2O，若該反應中有4mol N-H鍵斷裂，即有1mol N2H4參加反應，生成1.5mol N2，形成π鍵的物質的量為2×1.5mol=3mol；
③肼與硫酸反應的離子方程式為N2H4+2H+═N2H62+，N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，N2H62+中的化學鍵是共價鍵與配位鍵，N2H62+與SO42-之間是離子鍵，不存在范德華力，故答案為d；

(4)K位于棱和體心，晶胞中的個數為12×+9=12，C60位于定點和面心，個數為8×+6×=4，化學式為K3C60，則晶胞的質量為g，其晶胞參數為1.4nm=1.4×10-7cm，則體積為(1.4×10-7)3cm3，所以密度為=2.0gcm-3。