Question

18．碳元素在生產生活中具有非常重要的作用，在新物質的制備中也發揮了舉足輕重的作用．
（1）與碳同周期，且基態原子的核外未成對電子數相等的元素是O（寫出元素符號）．
（2）石墨烯是目前人們制造的新物質，該物質是由單層碳原子六邊形平鋪而成的，像一張紙一樣（如圖甲），石墨烯中碳原子的雜化方式為sp²；常溫條件下丙烯是氣態，而相對分子質量比丙烯小的甲醇，常溫條件下卻呈液態，出現這種現象的原因是甲醇分子間存在氫鍵，而丙烯分子間只有范德華力．

（3）二氧化硅結構跟金剛石結構相似，即二氧化硅的結構相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子．觀察圖乙中金剛石的結構，分析二氧化硅的空間網狀結構中，Si、O形成的最小環上O原子數目是6．
（4）圖丙是C₆₀的晶胞模型（一個小黑點代表一個C₆₀分子），圖中顯示出的C₆₀分子數為14個．實際上一個C₆₀晶胞中含有4個C₆₀分子．

Answer 1

分析 （1）C原子核外未成對電子數是2，與碳同周期，且基態原子的核外未成對電子數相等的元素是O元素；（2）石墨烯中每個C原子價層電子對個數是3，根據價層電子對互斥理論判斷C原子雜化類型；相同溫度下，含有分子間氫鍵的物質熔沸點較高；
（3）金剛石中最小環上含有6個C原子，Si和金剛石結構相似，所以每個最小環上含有6個Si原子，二氧化硅晶體相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子，據此判斷Si、O形成的最小環上O原子數目；
（4）每個晶胞中C₆₀分子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$．

解答 解：（1）C原子核外未成對電子數是2，與碳同周期，說明處于第二周期，且基態原子的核外未成對電子數是2的元素是O元素，
故答案為：O；　
（2）石墨烯中每個C原子價層電子對個數是3，根據價層電子對互斥理論知C原子雜化類型為sp²；相同溫度下，含有分子間氫鍵的物質熔沸點較高，甲醇分子間形成氫鍵、丙烯分子間只存在范德華力，所以常溫下甲醇是液態、丙烯是氣態，
故答案為：sp²；甲醇分子間存在氫鍵，而丙烯分子間只有范德華力；
（3）金剛石中最小環上含有6個C原子，Si和金剛石結構相似，所以每個最小環上含有6個Si原子，二氧化硅晶體相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子，所以Si、O形成的最小環上O原子數目是6，故答案為：6；　
（4）每個晶胞中C₆₀分子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故答案為：4．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、氫鍵、原子核外電子排布等知識點，利用均攤法、價層電子對互斥理論等知識點即可解答，易錯點是判斷二氧化硅中最小環上O原子個數，題目難度不大．