Question

【题目】碳的同素异形体有很多，我国科学家成功地合成了通过理论计算预言的T-碳。回答下列问题：

（1）基态碳原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为________。

（2）石墨炔可由六炔基苯在铜片的催化作用下发生偶联反应得到。

六炔基苯分子中的所有原子________（填“能”或“不能”）处于同一平面，六炔基苯属于________（填“极性”或“非极性”）分子，1个六炔基苯分子中含有键的数目为________。

（3）金刚石（图1）中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体的结构单元（图2）取代，即得到T-碳。T-碳可通过皮秒激光照射悬浮在甲醇溶液中的多壁碳纳米管（图3）制得。多壁碳纳米管和T-碳中碳原子的杂化方式依次为________、________；溶剂甲醇中三种元素的电负性由大到小的顺序为________（用元素符号表示）。

Answer 1

【答案】 能 非极性 24
sp2 sp3 O＞C＞H

【解析】

(1)碳元素的原子序数为6，基态碳原子的价层电子排布为2s22p2；

(2)六炔基苯分子中苯环上的原子在同一平面，碳碳三键上原子在同一直线上；六炔基苯分子的结构对称；苯环中含有键，苯环中的碳原子与碳碳三键相连的碳原子形成键，碳碳三键中含有1个键，碳原子和氢原子形成键；

(3)由题给示意图可知，多壁碳纳米管的结构类似于石墨晶体，T-碳的结构类似于甲烷；元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性：O＞C＞H。

(1)碳元素的原子序数为6，基态碳原子的价层电子排布为2s22p2，则价电子轨道表达式为，故答案为：；

(2)六炔基苯分子中苯环上的原子在同一平面，碳碳三键上原子在同一直线上，则六炔基苯分子中的所有原子能在同一平面上；由结构简式可知，六炔基苯分子的结构对称，属于非极性分子；苯环中含有6个键，苯环中的碳原子与碳碳三键相连的碳原子形成键，碳碳三键中含有1个键，碳原子和氢原子形成键，则1个六炔基苯分子中含有6个碳氢键和18个碳碳键，键的数目为24，故答案为：能；非极性,24；

(3)由题给示意图可知，多壁碳纳米管的结构类似于石墨晶体，则每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子成键，T-碳的结构类似于甲烷，则每个碳原子通过sp3杂化与周围碳原子成键；元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性：O＞C＞H，则溶剂甲醇中三种元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H，故答案为：sp2；sp3；O＞C＞H。