Question

[化學--選修3：物質(zhì)結構與性質(zhì)]
Ⅰ．下列有關說法正確的是

 

 （填字母編號）．
A．相同類型的離子晶體，晶格能越大，形成的晶體越穩(wěn)定
B．手性催化劑只催化或者主要催化一種手性分子的合成
C．用金屬的電子氣理論能合理地解釋金屬易腐蝕的原因
D．H₃O⁺，NH₄Cl和[Ag（NH₃）₂]⁺中均存在配位鍵
Ⅱ．碳及其化合物在自然界中廣泛存在．
（1）基態(tài)碳原子的價電子排布圖可表示為

 

．
（2）第一電離能：碳原子

 

氧原子（填“＞”、“＜”或“=”），原因是

 

（3）冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似．每個冰晶胞平均占有

 

個水分子，冰晶胞與金剛石晶胞排列方式相同的原因是

 

．
（4）C₆₀的晶體中，分子作面心立方堆積，已知晶胞中C₆₀分子間的最短距離為d cm，可計算C₆₀晶體的密度為

 

g/cm³．
（5）請寫出一個反應方程式以表達出反應前碳原子的雜化方式為sp²反應后變?yōu)閟p³

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,不同晶體的結構微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：化學鍵與晶體結構

分析：Ⅰ．C項，用金屬的電子氣理論只能解釋金屬的物理性質(zhì)，不能解釋金屬易腐蝕；D項，H₃O⁺中H和O，NH₄Cl中N和H、[Ag（NH₃）₂]⁺中Ag和N存在配位鍵．
Ⅱ．（1）碳原子核外有6個電子，最外層4個，根據(jù)構造原理、泡利原理和洪特規(guī)則可寫出基態(tài)碳原子的價電子排布圖；
（2）碳原子的半徑比氧原子大，且核電荷數(shù)比氧的小，故碳原子核對最外層電子的吸引力小于氧；
（3）C₆₀的晶體為面心立方堆積，利用均攤法確定每個冰晶胞含有的水分子個數(shù)，根據(jù)氧原子和碳原子的雜化方式分析；
（4）晶胞中C₆₀分子間的最短距離為d cm，則棱長為

2

dcm，晶胞的體積=2

2

d³cm³，該晶胞中C₆₀分子個數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，再結合ρV=m計算；
（5）sp2雜化的碳為形成雙鍵碳原子，sp3雜化的碳為形成單鍵碳原子，可以是乙烯與Br₂、H₂、HX、H₂O等的加成反應．

解答： 解：Ⅰ．C項，用金屬的電子氣理論只能解釋金屬的物理性質(zhì)，不能解釋金屬易腐蝕；D項，H₃O⁺中H和O，NH₄Cl中N和H、[Ag（NH₃）₂]⁺中Ag和N存在配位鍵；故答案為：A、B、D；
Ⅱ．（1）碳原子核外有6個電子，最外層4個，根據(jù)構造原理、泡利原理和洪特規(guī)則可寫出基態(tài)碳原子的價電子排布圖，
故答案為；
（2）同周期元素第一電離能呈增大趨勢，故第一電離能碳原子小于氧原子；原因是碳原子的半徑比氧原子大，且核電荷數(shù)比氧的小，故碳原子核對最外層電子的吸引力小于氧；故答案為：＜，碳原子的半徑比氧原子大，且核電荷數(shù)比氧的小，故碳原子核對最外層電子的吸引力小于氧；
（3）每個冰晶胞平均占有分子個數(shù)=4+

1

8

×8+

1

2

×6=8，H₂O的氧原子中含有2個σ鍵和2個孤電子對，金剛石中每個碳原子含有4個σ鍵且沒有孤電子對，所以水中的O和金剛石中的C都是sp³雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子中一個氧原子可以和另外2個水分子中的氫原子形成2個氫鍵，2個氫原子可以和另外2個水分子中的氧原子形成氫鍵，所以每個水分子可與相鄰的4個水分子形成4個氫鍵，導致冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相似，
故答案為：8；水中的O和金剛石中的C都是sp³雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子可與相鄰的4個水分子形成4個氫鍵．
（4）晶胞中C₆₀分子間的最短距離為d cm，則棱長為

2

dcm，晶胞的體積=2

2

d³cm³，該晶胞中C₆₀分子個數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，ρ=

m

V

=

n?M

V

=

N NA ?M

V

=

N?M

V?NA

=

4×720

2 2 d3?NA

=

720 2

d3NA

（g/cm³），故答案為：

720 2

d3NA

；
（5）sp2雜化的碳為形成雙鍵碳原子，sp3雜化的碳為形成單鍵碳原子，可以是乙烯與Br₂、H₂、HX、H₂O等的加成反應，故答案為：CH₂═CH₂+Br₂-→BrCH₂CH₂Br．

點評：本題考查物質(zhì)結構和性質(zhì)，考查考生對原子、分子、晶體結構和性質(zhì)的理解能力．難度較大．