考點:原子核外電子排布,極性分子和非極性分子,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,氫鍵的存在對物質(zhì)性質(zhì)的影響
專題:原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)
分析:(1)利用均攤法分析晶體結(jié)構(gòu),每個碳原子被3個正五邊形共用,所以每個正五邊形中含有5×
個,根據(jù)原子守恒計算五邊形個數(shù);
(2)Cr的原子序數(shù)為24,根據(jù)能量最低原理書寫基態(tài)原子的電子排布式;,電子最后填入的能級是d能級的元素屬于d區(qū)元素,包括ⅢB~ⅦB及Ⅷ族;根據(jù)相似相溶判斷分子的極性;
(3)根據(jù)氫鍵對物理性質(zhì)的影響分析,同類物質(zhì)分子內(nèi)氫鍵熔點低于分子間氫鍵;
(4)先確定VSEPR模型,然后在確定中心原子的雜化軌道類型;一般來說,相互之間排斥力的大小為:孤電子對間的排斥力>孤電子對與成鍵電子對間的排斥力>成鍵電子對間的排斥力;
(5)石墨是層狀結(jié)構(gòu)的,每層每個C原子與周圍的三個碳原子成σ鍵,鍵角為120°(這些都是實驗數(shù)據(jù)得出的),根據(jù)價層電子對互斥理論分析;
解答:
解;(1)設(shè)C
20分子中含x個正五邊形,通過觀察圖形可知,每一個頂點為三個正五邊形共用,則每個正五邊形占有該頂點的
,因此,每個正五邊形占有碳原子數(shù)為5×
個,這個基本結(jié)構(gòu)單元的碳原子數(shù)為x×5×
=20,因此,C
20分子中含有正五邊形個數(shù)x=12;每一條邊為兩個正五邊形共用,每個正五邊形只占有這條邊的
,故C-C鍵的數(shù)目為12×5×
=30個,即C
20分子中共有30條棱邊,由分子構(gòu)成,為分子晶體,
故答案為:12;30;分子晶體;
(2)Cr的原子序數(shù)為24,根據(jù)能量最低原理可知基態(tài)原子的電子排布式為1s
22s
22p
63s
23p
63d
54s
1,屬于d區(qū)元素;CCl
4、CS
2等為非極性分子,CrO
2Cl
2能與CCl
4、CS
2等互溶,根據(jù)相似相溶可知,CrO
2Cl
2為非極性分子,
故答案為:1s
22s
22p
63s
23p
63d
54s
1;d;非極性;
(3)鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)氫鍵,對羥基苯甲醛能形成分子間氫鍵,所以鄰羥基苯甲醛的熔點低于對羥基苯甲醛,
故答案為:鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)氫鍵,對羥基苯甲醛能形成分子間氫鍵,分子間氫鍵使分子間作用力增大;
(4)H
3O
+價層電子對模型為四面體,氧原子采取sp
3雜化.
H
2O中O原子有兩對孤對電子,H
3O
+中O原子有一對孤對電子,因為孤電子對間的排斥力>孤電子對與成鍵電子對間的排斥力>成鍵電子對間的排斥力,導(dǎo)致H
3O
+中H-O-H鍵角比H
2O中H-O-H鍵角大.
故答案為:sp
3;H
2O中O原子有兩對孤對電子,H
3O
+中O原子有一對孤對電子,排斥力較;
(5)石墨每個碳原子用sp
2雜化軌道與鄰近的三個碳原子以共價鍵結(jié)合,形成無限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每個碳原子還有一個與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2P軌道,并含有一個未成對電子,這些平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)再以范德華力結(jié)合形成層狀結(jié)構(gòu).因碳納米管結(jié)構(gòu)與石墨類似,
故答案為:sp
2 ;范德華力.
點評:本題考查較為綜合,涉及電子排布式、晶胞的計算、分子的極性、雜化類型等知識,解答時注意利用均攤法結(jié)合數(shù)學(xué)知識分析晶體的結(jié)構(gòu).題目難度中等,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中重點在于能利用模型解決問題,側(cè)重于方法.