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【题目】碳及其化合物的用途广泛,碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物,而且还能形成多种无机化合物,同时自身可以形成多种单质。

(1)C60分子形成的晶体中,在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子,则一个C60晶胞的质量为____

(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体,下列关于两种晶体的比较中正确的是____

a. 晶体的密度:干冰> b. 晶体的熔点:干冰>

c. 晶体中的空间利用率:干冰> d. 晶体中分子间相互作用力类型相同

(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质,下列关于这两种单质的叙述中正确的有____

a. 金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化,石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化

b. 晶体中共价键的键长:金刚石中CC<石墨中CC

c. 晶体的熔点:金刚石>石墨

d. 晶体中共价键的键角:金刚石>石墨

e. 金刚石晶体中只存在共价键,石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力

f. 金刚石和石墨的熔点都很高,所以金刚石和石墨都是原子晶体

(4)金刚石晶胞结构如图所示,立方BN结构与金刚石相似,在BN晶体中,B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为____,一个晶胞中N原子数目为____

(5)碳与孔雀石共热可以得到金属铜,金属铜采用面心立方最密堆积,即在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子,则Cu晶体中Cu原子的配位数为___。已知Cu晶体的密度为ρ g·cm-3Cu的相对原子质量为M,阿伏加德罗常数为NACu的原子半径为____

【答案】g ac ae 正四面体 4 12

【解析】

本题主要考察晶体结构及相关的计算。

1C60属于分子晶体,即其晶胞的构成微粒为C60分子,则一个晶胞中含有C60分子数为:=4,所以一个C60晶胞的质量为:==

2a. 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,密度比水小,干冰分子之间只存在范德华力,形成的分子晶体是密堆积,密度比水大,故a正确;

b. 冰融化时氢键被破,干冰分子之间只存在范德华力,融化时破坏范德华力,氢键比范德华力强,故晶体的熔点:冰>干冰;且0℃时,水已冻结成冰,而CO2仍为气体,由此可见冰的熔点比干冰高;b错误;

c. 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, c正确;

d. 干冰晶体中只有分子间作用力,冰的晶体中有分子间作用力和氢键,两种晶体中分子间相互作用力类型不同,d错误;

故合理选项为ac

3a. 金刚石的化学键只有碳碳单键,其碳原子的杂化类型为sp3杂化;石墨中的化学键是大π键,可以看成是单双键交替的连接方式,其碳原子的杂化类型为sp2杂化;a正确;

b. 碳碳双键的键长比碳碳单键的短,石墨中的化学键是大π键,,其平均键长要小于金刚石的碳碳单键,b错误;

c. 键长越短,所含能量越高,所以石墨所含能量高,破坏化学键需要较多的能量,所以金刚石的熔点比石墨低,c错误;

d. 金刚石的碳原子的杂化类型为sp3杂化,键角为109°28’;石墨的碳原子的杂化类型为sp2杂化,键角为120°d错误;

e. 金刚石晶体中只存在共价键,石墨晶体中,碳原子周围连有3个碳原子,这些碳原子之间连有σ键,这样无限扩展,每个6元环都有大π键,这些π电子可以在整个碳层面上活动,类似于金属键;每个碳原子层之间靠范德华力连接,所以石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力,e正确;

f. 金刚石属于原子晶体,石墨属于混合晶体,f错误;

故合理选项为ae

4B的基态原子的核外价电子排布式为2s22p1N的基态原子的核外价电子排布式为2s22p3,则BN周围都可以有三个化学键,即B周围可以连接三个N原子,N原子周围有三个B原子,且题中已经告知BN的结构与金刚石相似,所以B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体;从晶胞的结构来看,有四个体心(非正规体心)原子,且和其他原子不同,所以一个晶胞中,含有4个这样的原子,所以不管该原子是B还是NN原子的数目都是4(原子晶体化学式的下标数字表示原子个数的最简比);

5)金属铜的晶胞中,晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子,则Cu原子的配位数为12;一个晶胞含有Cu原子个数为:=4,设Cu的原子半径为r cm,则晶胞的棱长为=,则有,解得r=

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已知:①ClO2可被NaOH溶液吸收,反应为2ClO2+2NaOH=NaClO3+NaClO2+H2O

②无水NaClO2性质稳定,有水存在时受热易分解。

1)反应Ⅰ中若物质XSO2,则该制备ClO2反应的离子方程式为___

2)实验在如图-1所示的装置中进行。

①若X为硫磺与浓硫酸,也可反应生成ClO2。该反应较剧烈。若该反应在装置A的三颈烧瓶中进行,则三种试剂(a.浓硫酸;b.硫黄;c.NaClO3溶液)添加入三颈烧瓶的顺序依次为___(填字母)。

②反应Ⅱ中双氧水的作用是___。保持反应时间、反应物和溶剂的用量不变,实验中提高ClO2吸收率的操作有:装置A中分批加入硫黄、___(写出一种即可)。

3)将装置B中溶液蒸发可析出NaClO2,蒸发过程中宜控制的条件为___(填减压常压加压)。

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