Question

【题目】碳是地球上组成生命的最基本的元素之一。根据要求回答下列问题:

（1）碳原子的价电子排布图：________________，核外有______种不同运动状态的电子。

（2）碳可以形成多种有机化合物，下图所示是一种嘌呤和一种吡啶的结构，两种分子中所有原子都在一个平面上。

①嘌呤中所有元素的电负性由大到小的顺序______________________。

②嘌呤中轨道之间的夹角∠1比∠2大，解释原因_________________________________。

③吡啶结构中N 原子的杂化方式___________。

④分子中的大π键可以用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)。该嘌呤和吡啶中都含有大π键，请问该吡啶中的大π键表示为______________。

（3）碳可形成CO、CO2、H2CO3等多种无机化合物。

①在反应CO 转化成CO2 的过程中，下列说法正确的是__________。

A．每个分子中孤对电子数不变 B．分子极性变化

C．原子间成键方式改变 D．分子的熔沸点变大

②干冰和冰是两种常见的分子晶体，晶体中的空间利用率：干冰_______冰。(填“>”、 “<”或“=”)

③H2CO3与H3PO4均有1个非羟基氧，H3PO4为中强酸，H2CO3为弱酸的原因___________。

（4）在2017 年，中外科学家团队共同合成了碳的一种新型同素异形体： T- 碳。T- 碳的结构是：将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4 个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维立方晶体结构，如下图。已知T- 碳晶胞参数为a pm，阿伏伽德罗常数为NA，则T- 碳的密度的表达式为______________g/cm3。

Answer 1

【答案】6N>C>H（或N C H）孤电子对与键合电子对之间的斥力大于键合电子对之间的斥力，斥力大，键角大sp3BCD>由于溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸，与按二氧化碳全部转化为碳酸分子来估算酸的强度相比，自然就小了近百倍了

【解析】

（1）碳为6号元素，碳原子的价电子排布图为：，核外有6种不同运动状态的电子；（2）①元素的非金属性越强，电负性数值越大，嘌呤中所有元素的电负性由大到小的顺序为N > C > H；②孤电子对与键合电子对之间的斥力大于键合电子对之间的斥力，斥力越大，键角越大，因此嘌呤中轨道之间的夹角∠1比∠2大；③吡啶结构中N 原子连接有3个原子，含有1个孤对电子，采用sp3杂化；④分子中的大π键可以用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。根据吡啶的结构，其中的大π键由5个原子6个电子形成的表示为； （3）①A．CO分子中碳和氧上各有1个孤对电子，CO2分子中碳和氧上各有2个孤对电子，选项A错误； B．CO为极性分子，CO2为非极性分子，分子极性变化，选项B正确；C．CO中存在碳氧三键，CO2中存在碳氧双键，分子中原子间成键方式改变，选项C正确；D．反应物中的一氧化碳和氧气的相对分子质量小于生成物二氧化碳，分子的熔沸点变大，选项D正确。答案选BCD；②水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积，晶体中的空间利用率：干冰>冰；③由于溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸，与按二氧化碳全部转化为碳酸分子来估算酸的强度相比，自然就小了近百倍了，而溶于水的五氧化二磷几乎能够完全反应生成磷酸，故答案为由于溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸，与按二氧化碳全部转化为碳酸分子来估算酸的强度相比，自然就小了近百倍了；（4）根据晶胞结构图，晶胞中含有的正四面体结构的数目=，每个正四面体结构含有4个碳原子，晶胞的质量=，已知T- 碳晶胞参数为a pm，阿伏伽德罗常数为NA，则T- 碳的密度为g/cm3。