(共10分)  長期以來人們一直認(rèn)為金剛石是最硬的物質(zhì),但這種神話現(xiàn)在正在被打破。1990年美國伯克利大學(xué)的A.Y.Liu和M.L.Cohen在國際著名期刊上發(fā)表論文,在理論上預(yù)言了一種自然界并不存在的物質(zhì)β-C3N4,理論計(jì)算表明,這種C3N4物質(zhì)比金剛石的硬度還大,不僅如此,這種物質(zhì)還可用作藍(lán)紫激光材料,并有可能是一種性能優(yōu)異的非線性光學(xué)材料。這篇論文發(fā)表以后,在世界科學(xué)領(lǐng)域引起了很大的轟動,并引發(fā)了材料界爭相合成β-C3N4的熱潮,雖然大塊的β-C3N4晶體至今尚未合成出來,但含有β-C3N4晶粒的薄膜材料已經(jīng)制備成功并驗(yàn)證了理論預(yù)測的正確性,這比材料本身更具重大意義。其晶體結(jié)構(gòu)見圖1和圖2。

 

(1) 請分析β-C3N4晶體中,C原子和N原子的雜化類型以及它們在晶體中的成鍵情況:

                                                                           ;

(2) 請?jiān)趫D1中畫出β-C3N4的一個(gè)結(jié)構(gòu)基元,該結(jié)構(gòu)基元包括    個(gè)碳原子和    個(gè)氮原子;

(3) 實(shí)驗(yàn)測試表明,β-C3N4晶體屬于六方晶系,晶胞結(jié)構(gòu)見圖2(圖示原子都包含在晶胞內(nèi)),晶胞參數(shù)a=0.64nm,c=0.24nm,請列式計(jì)算其晶體密度。

   ρ=                                                                   ;

    (4) 試簡要分析β-C3N4比金剛石硬度大的原因(已知金剛石的密度為3.51g?cm-3)。

(1) β-C3N4晶體中,C原子采取sp3雜化,N原子采取sp2雜化;1個(gè)C原子與4個(gè)處于四面體頂點(diǎn)的N原子形成共價(jià)鍵,1個(gè)N原子與3個(gè)C原子在一個(gè)近似的平面上以共價(jià)鍵連接 (2分)

(2)

(3) 從圖2可以看出,一個(gè)β-C3N4晶胞包括6個(gè)C原子和8個(gè)N原子,其晶體密度為:

     (2分)

(4) β-C3N4比金剛石硬度大,主要是因?yàn)椋孩僭讦拢瑿3N4晶體中,C原子采取sp3雜化,N原子采取sp2雜化,C原子和N原子間形成很強(qiáng)的共價(jià)鍵;②C原子和N原子間通過共價(jià)鍵形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);③密度計(jì)算結(jié)果顯示,β-C3N4的密度大于金剛石,即β-C3N4,晶體中原子采取更緊密的堆積方式,說明原子間的共價(jià)鍵長很短而有很強(qiáng)的鍵合力(3分)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(包括2小題,滿分共10分)

Ⅰ.玻璃棒是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器,其作用是用于攪拌、過濾或轉(zhuǎn)移液體時(shí)引流。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)過程中,肯定不需要使用玻璃棒進(jìn)行操作的是_______________________(可以多選)              

A.用pH試紙測定Na2CO3溶液的pH 

B.從氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣的剩余固體中提取KCl 

C.實(shí)驗(yàn)室用新制的FeSO4溶液和預(yù)處理過的NaOH溶液制備Fe(OH)2白色沉淀 

D.配制一定物質(zhì)的量濃度的氯化鈉溶液 

E.取某溶液做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn),說明該溶液中含有鈉元素

F.用適量的蔗糖、濃硫酸和水在小燒杯中進(jìn)行濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn) 

G.促使過飽和的硝酸鉀溶液析出晶體

H.用傾析法進(jìn)行分離、洗滌顆粒較大的沉淀

Ⅱ.二氧化氯(ClO2)是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑。ClO2是一種黃綠色的氣體,易溶于水。實(shí)驗(yàn)室以NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料制備ClO2的流程如下:

⑴寫出電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:                ;

⑵除去ClO2中的NH3可選用的試劑是          ;(填序號)

A.飽和食鹽水    B.堿石灰    C.濃硫酸    D.水

⑶測定ClO2(如右圖)的過程如下:在錐形瓶中加入足量的碘化鉀,用100mL水溶解后,再加3mL硫酸溶液;在玻璃液封管中加入水;將生成的ClO2氣體通過導(dǎo)管在錐形瓶中被吸收;將玻璃封管中的水封液倒入錐形瓶中,加入幾滴淀粉溶液,用cmol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定 (I2+2S2O32=2I+S4O62),共用去VmL硫代硫酸鈉溶液。①裝置中玻璃液封管的作用是                        ;

②請寫出上述二氧化氯氣體與碘化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式                    

③測得ClO2的質(zhì)量m(ClO2)=                  。(用含c、V的代數(shù)式表示)

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年四川省南山中學(xué)高二10月月考化學(xué)試卷(帶解析) 題型:填空題

(每空1分 共10分)氮是地球上極為豐富的元素。
(1) Li3N晶體中氮以N3的存在,基態(tài)N3的電子排布圖為                。
(2)N≡N的鍵能為942 kJ·mol-1,N–N單鍵的鍵能為247 kJ·mol-1,計(jì)算說明N2中的      鍵比     鍵穩(wěn)定(填“σ”或“π”)。
(3)(CH3)3NH+和AlCl4-可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子組成,熔點(diǎn)低于100℃,其揮發(fā)性一般比有機(jī)溶劑      (填“大”或“小”),可用作          。(填代號)
a.助燃劑      b.“綠色”溶劑      c.復(fù)合材料     d.絕熱材料

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科目:高中化學(xué) 來源:2013屆江西省上饒市橫峰中學(xué)高三第一次月考化學(xué)試卷(帶解析) 題型:實(shí)驗(yàn)題

(本題共10分) 堿式碳酸銅【Cu2(OH)2CO3】是一種用途廣泛的化工原料,實(shí)驗(yàn)室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下:
步驟一:廢銅屑制硝酸銅:如圖,用膠頭滴管吸取濃HNO3緩慢加到錐形瓶內(nèi)的廢銅屑中(廢銅屑過量),充分反應(yīng)后過濾,得到硝酸銅溶液。

步驟二:堿式碳酸銅的制備:向大試管中加入碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液,水浴加熱至70℃左右,用0.4 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5,振蕩,靜置,過濾,用熱水洗滌,烘干,得到堿式碳酸銅產(chǎn)品。
完成下列填空:
①.上圖裝置中NaOH溶液的作用是_                   _。反應(yīng)結(jié)束后,廣口瓶內(nèi)的溶液中,除了含有NaOH外,還有__           __(填寫化學(xué)式)。
②步驟二中,水浴加熱所需儀器有__     __、_        _(加熱、夾持儀器、石棉網(wǎng)除外);
洗滌的目的是__                                         __。
③.步驟二的濾液中可能含有CO32-,寫出檢驗(yàn)CO32-的方法。
④.若實(shí)驗(yàn)得到2.42 g樣品(只含CuO雜質(zhì)),取此樣品加熱至分解完全后,得到1.80 g固體,此樣品中堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是__                __。

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科目:高中化學(xué) 來源:2014屆四川省高二10月月考化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

(每空1  10) 氮是地球上極為豐富的元素。

(1) Li3N晶體中氮以N3的存在,基態(tài)N3的電子排布圖為                 。

(2)N≡N的鍵能為942 kJ·mol-1,N–N單鍵的鍵能為247 kJ·mol-1,計(jì)算說明N2中的       鍵比      鍵穩(wěn)定(填“σ”或“π”)。

(3)(CH3)3NH+和AlCl4-可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子組成,熔點(diǎn)低于100℃,其揮發(fā)性一般比有機(jī)溶劑       (填“大”或“小”),可用作           。(填代號)

    a.助燃劑      b.“綠色”溶劑      c.復(fù)合材料     d.絕熱材料

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2011-2012學(xué)年福建省薌城三校高三下學(xué)期第二次考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

(共10分)

(1)已知可逆反應(yīng):M(g)+N(g)P(g)+Q(g);△H>0,請回答下列問題:

①若要增大M的轉(zhuǎn)化率,在其它條件不變的情況下可以采取的措施為_______________。

A.加入一定量M            B.加入一定量N              C.反應(yīng)溫度升高

D.縮小容器體積            E.加入某物質(zhì)作催化劑        F.分離出一定量P

②在某溫度下,反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(M)= 1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1,達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,此時(shí)N的轉(zhuǎn)化率為_______________。此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_______________。

③若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(M)= 4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;達(dá)到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=_______________mol·L-1。

(2)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們研制出了多種類型的甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池,以滿足不同的需求。

下圖是某筆記本電腦用甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子和電子(電子轉(zhuǎn)移的方向如下圖所示),電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng),電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。則c電極是      (填“正極”或“負(fù)極”),c電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________________________________________。

 

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