Question

【題目】碳是形成單質(zhì)和化合物最多的元素，其單質(zhì)及化合物有獨(dú)特的性質(zhì)和用途。請回答下列問題。

(1)C原子的價電子軌道表達(dá)式為__。

(2)碳可以形成多種有機(jī)化合物，如圖所示是一種嘌呤和一種吡啶的結(jié)構(gòu)，兩種分子中所有原子都在一個平面上。

①嘌呤中所有元素的電負(fù)性由大到小的順序__。

②吡啶結(jié)構(gòu)中N原子的雜化方式是___。

③NH3的鍵角__PH3的鍵角，理由是__。

④分子中的大π鍵可以用符號π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)。嘌呤和吡啶中都含有大π鍵，請問該吡啶中的大π鍵表示為__。

(3)石墨烯中部分碳原子被氧化后，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯。

石墨烯轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯時，1號C與相鄰C原子間鍵能的變化是__（填“變大”、“變小”“不變”）。

(4)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60)，C60和K能形成新型化合物，其晶胞如圖所示，晶胞參數(shù)為anm該化合物中K原子和C60分子的個數(shù)比為___，該晶體的密度ρ=___g/cm3(阿伏加德羅常數(shù)為6.02×1023)。

Answer 1

【答案】 N>C>H(或NCH) sp3 > 兩者組成和結(jié)構(gòu)相似，由于中心原子N的電負(fù)性大于P，成鍵電子對離N原子更近（或N原子周圍的電子云密度大），故NH3中成鍵電子對之間的斥力大，因此NH3的鍵角大于PH3的鍵角 變小 3：1

【解析】

根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律分析C原子的價電子軌道表達(dá)式，根據(jù)元素周期律分析元素電負(fù)性，根據(jù)雜化軌道理論分析原子雜化方式和比較不同分子的鍵角大小關(guān)系，根據(jù)均攤法確定原子個數(shù)比并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

(1)C原子為元素周期表第6號元素，其核外電子排布式為1s22s22p2，則價電子軌道表達(dá)式為，故答案為：；

(2)①根據(jù)嘌呤的結(jié)構(gòu)可知，該分子含有C、N、H三種元素，電負(fù)性大小順序?yàn)?/span>N>C>H，故答案為：N>C>H(或NCH)；

②吡啶分子中N原子形成三個共價單鍵，采用sp3雜化，故答案為：sp3；

③NH3和PH3組成和結(jié)構(gòu)相似，由于中心原子N的電負(fù)性大于P，成鍵電子對離N原子更近（或N原子周圍的電子云密度大），故NH3中成鍵電子對之間的斥力大，因此NH3的鍵角大于PH3的鍵角，故答案為：兩者組成和結(jié)構(gòu)相似，由于中心原子N的電負(fù)性大于P，成鍵電子對離N原子更近(或N原子周圍的電子云密度大)，故NH3中成鍵電子對之間的斥力大，因此NH3的鍵角大于PH3的鍵角；

④由吡啶的結(jié)構(gòu)分析可知，該吡啶分子中4個C原子和1個N原子參與形成大π鍵，4個C原子各提供一個電子，1各N原子提供一對孤對電子，因此該吡啶中的大π鍵表示為，故答案為：；

(3)石墨烯轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯時，1號C連接的O原子吸引電子能力較強(qiáng)，導(dǎo)致與1號C原子相鄰C原子對電子的吸引力減小，所以1號C與相鄰C原子間鍵能的變化是變小，故答案為：變��；

(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，K原子位于晶胞的面上，由均攤法，1個晶胞中K原子的個數(shù)為，C60分子位于晶胞的頂點(diǎn)和體內(nèi)，1個晶胞中C60分子的個數(shù)為，則該化合物中K原子和C60分子的個數(shù)比為3：1，一個該晶胞的質(zhì)量為，體積為(a3×10-21)cm3，根據(jù)公式可得，該晶體的密度，故答案為：。