Question

【題目】

H、C、N、O、W、Fe、V都是生活與化學工業(yè)中常見元素，請回答下列問題：

⑴碳負離子CH3-的空間構型為_______；根據等電子原理，NO+的電子式為________。

⑵N、Na+、Fe3+、Cu2+四種微粒基態(tài)的核外電子排布式中未成對電子數最多的是________；Cu2+在水中呈現藍色是因為形成了水合銅離子，其化學式為______。

(3)釩可用于人工合成的二價釩固氮美酶(結構如圖甲)。釩固氮酶中釩的配位原子有__________(填元素符號)。

(4)煙酰胺(結構如圖乙)可用于合成光合輔酶NADPH，煙酰胺分子中氮原子的雜化軌道類型有______，1 mol該分子中含σ鍵的數目為________________。

(5)下圖為碳化鎢晶體的一部分結構，碳原子嵌入金屬鎢的晶格的間隙，并不破壞原有金屬的晶格，形成填隙+固溶體，也稱為填隙化合物。在此結構中，其中鎢原子有______個，1個鎢原子周圍距離鎢原子最近的碳原子有______個，假設該部分晶體的體積為Vcm3，碳化鎢的摩爾質量為M g/mol，密度為b g/cm3，則阿伏加德羅常數NA用上述數據可以表示為___________________。

(6)12 g石墨烯(結構如圖丙)中含有的正六邊形的物質的量為_____mol；請你預測硅是否容易形成類似石墨烯的結構，并說明理由____________________。

Answer 1

【答案】 三角錐形 []+ Fe3+ [Cu(H2O)4]2+ N、S sp3,sp2 15NA 6 6 0.5 不容易，硅原子半徑大于碳原子半徑，且3p軌道不易重疊形成鍵

【解析】（1）碳負離子CH3-中碳原子的價層電子對數＝3＋(4+1-3×1)/2=4，含有一對孤對電子，所以空間構型為三角錐形；NO+與氮氣互為等電子體，則根據等電子原理，NO+的電子式為。⑵N、Na+、Fe3+、Cu2+四種微�；鶓B(tài)的核外電子排布式中未成對電子數分別是3、0、5、1，所以未成對電子數最多的是Fe3+；Cu2+在水中呈現藍色是因為形成了水合銅離子，其化學式為[Cu(H2O)4]2+。（3）由圖可知，釩固氨酶中釩的配位原子有S與N；（4）由煙酰胺結構式可知，分子中氨基中N原子成3個σ鍵、含有1對孤電子對，雜化軌道數目為4，采取sp3雜化，而環(huán)中N原子成2個σ鍵、含有1對孤電子對，雜化軌道數目為3，采取sp2雜化；分子中含有4個C-H鍵、2個N-H鍵、3個C-C鍵、，2個C-N鍵、4個雙鍵，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵，故分子中含有σ鍵為15，故lmol該分子中含σ鍵數目為15NA；(5)在此結構中鎢原子數目為1+2×1/2+12×1/6+6×1/3=6，以體內鎢原子可知，1個鎢原子周圍距離鎢原子最近的碳原子有6個；結構中W原子數目為6、C原子數目為6，則晶胞的質量為，則=Vcm3×b g/cm3，故NA=6M/bV；(6) 12g石墨烯中碳原子的物質的量為12g÷12g/mol=1mol，由石墨烯的結構圖可知，每個碳原子為3個正六邊形共有，則一個正六邊形含有6×1/3=2，則含有的正六邊形數目為1mol×1/2×NAmol-1＝0.5NA，物質的量是0.5mol；Si原子半徑比碳原子半徑大，3p軌道不易重疊形成π鍵，因此硅不容易形成類似石墨烯的結構。