Question

18．碳元素是構(gòu)成有機物的基礎(chǔ)元素．
（1）寫出碳元素核外電子排布式1s²2s²2p²，在元素周期表中的位置第二周期第Ⅳ族．
（2）甲烷與水分子相對分子質(zhì)量差距不大但溶沸點卻有很大差距，原因是水分子間可形成氫鍵．
（3）分析甲烷、乙烯、乙炔中碳原子雜化方式甲烷sp³；乙烯sp²；乙炔sp¹．
（4）已知CO₂晶胞結(jié)構(gòu)如圖，此晶體屬于分子晶體，晶胞中每個CO₂分子周圍緊鄰的CO₂分子有12個．已知其晶胞邊長為a cm，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，其密度為$\frac{176}{{N}_{A}{a}^{3}}$ g/cm³．

Answer 1

分析 （1）C原子核外有6個電子；根據(jù)電子排布式分析其能級；元素周期序數(shù)等于電子層數(shù)，主族序數(shù)等于最外層電子；
（2）氫鍵的存在能夠使物質(zhì)的熔沸點升高；
（3）根據(jù)空間構(gòu)型確定原子雜化類型；
（4）二氧化碳晶體是二氧化碳分子通過分子間作用力結(jié)合而成；
CO₂分子位于立方體的頂點和面心上，以頂點上的CO₂分子為例，與它距離最近的CO₂分子分布在與該頂點相連的12個面的面心上，據(jù)此答題；
根據(jù)CO₂晶胞結(jié)構(gòu)可計算含有的分子數(shù)及其物質(zhì)的量和質(zhì)量，依據(jù)密度公式計算其密度．

解答 解：（1）氮元素為6號元素，原子核外有6個電子，其電子排布式為：1s²2s²2P²；核外有2個電子層，最外層有4個電子，所以在周期表中位置：第二周期第Ⅳ族；
故答案為：1s²2s²2p²；第二周期第Ⅳ族；
（2）水分子中的氧原子非金屬性強，所以水分子間可形成氫鍵，使水的沸點顯著提高；
故答案為：水分子間可形成氫鍵；
（3）甲烷、乙烯、乙炔的空間構(gòu)型分別是正四面體、平面型、直線型，所以sp³、sp²、sp¹；
故答案為：甲烷sp³；乙烯sp²；乙炔sp¹；
（4）二氧化碳晶體是二氧化碳分子通過分子間作用力結(jié)合而成屬于分子晶體；
干冰是分子晶體，CO₂分子位于立方體的頂點和面心上，以頂點上的CO₂分子為例，與它距離最近的CO₂分子分布在與該頂點相連的12個面的面心上；
根據(jù)CO₂晶胞結(jié)構(gòu)可計算出含有的分子數(shù)為8×1/8+6×1/2=4，其物質(zhì)的量是$\frac{4}{{N}_{A}}$，質(zhì)量是$\frac{4×44}{{N}_{A}}$，其密度=$\frac{m}{ρ}$
=$\frac{176}{{N}_{A}{a}^{3}}$；
故答案為：分子晶體；12；$\frac{176}{{N}_{A}{a}^{3}}$；

點評 本題考查了核外電子的排布規(guī)律、原子的雜化軌道，晶體的結(jié)構(gòu)，熟悉原子結(jié)構(gòu)、晶體構(gòu)成微粒及空間結(jié)構(gòu)是解題關(guān)鍵，題目難度較大．