Question

4．碳的多樣性體現(xiàn)在碳單質(zhì)的多樣性、含碳化合物的多樣性、碳及其化合物應(yīng)用的多樣性等方面．
（1）乙烯分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為5：1．
（2）摻雜鉻的石墨鍍層是一種高硬度的自動(dòng)潤(rùn)滑劑，基態(tài)鉻原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（3）石墨烯（如圖1）是目前科技研究的熱點(diǎn)，可看作將石墨的層狀結(jié)構(gòu)一層一層地剝開得到的單層碳原子層晶體．理論上12g石墨烯中有$\frac{1}{2}$N_A個(gè)六元碳環(huán)．
（4）碳化硅（SiC）俗名“金剛砂”，有類似金剛石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)中碳硅原子相間排列，如圖2所示（其中●為碳原子，○為硅原子）．
①第一電離能大小比較：C＞Si（填“＞”、“＜”或“=”）．
②碳化硅晶體中，C-Si鍵的鍵角都是109°28′．
③若設(shè)該晶胞的邊長(zhǎng)為apm，則碳化硅晶體的密度是$\frac{160}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值．阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A）．

Answer 1

分析 （1）乙烯中單鍵為σ鍵，雙鍵中一個(gè)是σ鍵、一個(gè)是π鍵；
（2）Cr是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)Cr原子核外電子排布式；
（3）石墨烯中平均每個(gè)環(huán)上C原子個(gè)數(shù)=1×$\frac{1}{3}$×6=2，12g石墨中物質(zhì)的量=$\frac{12g}{12g/mol}$=1mol，碳原子個(gè)數(shù)為N_A；
（4）①同一主族元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減�。�
②碳化硅中每個(gè)C原子和四個(gè)Si原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，其鍵角和甲烷鍵角相同；
③該晶胞中C原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個(gè)數(shù)為4，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算其密度

解答 解：（1）乙烯中單鍵為σ鍵，雙鍵中一個(gè)是σ鍵、一個(gè)是π鍵，所以乙烯分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比=5：1，
故答案為：5：1；
（2）Cr是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知基態(tài)Cr原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（3）石墨烯中平均每個(gè)環(huán)上C原子個(gè)數(shù)=1×$\frac{1}{3}$×6=2，12g石墨中物質(zhì)的量=$\frac{12g}{12g/mol}$=1mol，碳原子個(gè)數(shù)為N_A，所以六元環(huán)個(gè)數(shù)為$\frac{1}{2}$N_A，
故答案為：$\frac{1}{2}$N_A；
（4）立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體為原子晶體，二氧化碳晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)O原子，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，所以C原子采用sp³雜化，故答案為：原子晶體；sp³；
（5）①同一主族元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減小，所以第一電離能C＞Si，故答案為：＞；
②碳化硅中每個(gè)C原子和四個(gè)Si原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，其鍵角和甲烷鍵角相同，所以其鍵角是，故答案為：109°28′；
③該晶胞中C原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Si原子個(gè)數(shù)為4，晶胞邊長(zhǎng)=a×10^-10cm，體積V=（a×10^-10cm）³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{40×4}{{N}_{A}}}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$g•cm³=$\frac{160}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$g•cm³，
故答案為：$\frac{160}{（a×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化判斷、原子核外電子排布式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高考高頻點(diǎn)，知道構(gòu)造原理、價(jià)層電子對(duì)互斥理論內(nèi)涵，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．