Question

18．碳元素是構成有機物的基礎元素．
（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晶胞結構如圖，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，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；根據電子排布式分析其能級；元素周期序數等于電子層數，主族序數等于最外層電子；
（2）氫鍵的存在能夠使物質的熔沸點升高；
（3）根據空間構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，據此答題；
根據CO₂晶胞結構可計算含有的分子數及其物質的量和質量，依據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CO₂晶胞結構可計算出含有的分子數為8×1/8+6×1/2=4，其物質的量是$\frac{4}{{N}_{A}}$，質量是$\frac{4×44}{{N}_{A}}$，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律、原子的雜化軌道，晶體的結構，熟悉原子結構、晶體構成微粒及空間結構是解題關鍵，題目難度較大．