Question

（1）德國和美國科學(xué)家首先制出由20個(gè)碳原子組成的 空心籠狀分子C₂0，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成 （如圖所示）．請回答：C₂0分子共有

 

個(gè)正五邊形，共有

 

條棱邊，C₂0晶體屬于

 

 （填晶體類型）．
（2）氯化鉻酰（CrO₂Cl₂）在有機(jī)合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機(jī)物反應(yīng)．寫出鉻原子的基態(tài)的核外電子排布式

 

，根據(jù)價(jià)電子構(gòu)型鉻位于周期表中的

 

區(qū)．CrO₂Cl₂常溫下為深紅色液體，能與CCl₄、CS₂等互溶，據(jù)此可判斷CrO₂Cl₂是

 

（填“極性”或“非極性”）分子．
（3）某些含氧的有機(jī)物也可形成氫鍵，例如的沸點(diǎn)比高，其原因是

 

．
（4）H⁺可與H₂O形成H₃O⁺，H₃O+中O原子采用

 

雜化．H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大，原因?yàn)?div id="xwoxzzi" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（5）碳納米管由單層或多層石墨卷曲而成，其結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體，每個(gè)碳原子通過

 

雜化與周圍碳原子成鍵，多層碳納米管的層與層之間靠

 

結(jié)合在一起．

Answer 1

考點(diǎn)：原子核外電子排布,極性分子和非極性分子,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,氫鍵的存在對物質(zhì)性質(zhì)的影響

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）利用均攤法分析晶體結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子被3個(gè)正五邊形共用，所以每個(gè)正五邊形中含有5×

1

3

個(gè)，根據(jù)原子守恒計(jì)算五邊形個(gè)數(shù)；
（2）Cr的原子序數(shù)為24，根據(jù)能量最低原理書寫基態(tài)原子的電子排布式；，電子最后填入的能級是d能級的元素屬于d區(qū)元素，包括ⅢB～ⅦB及Ⅷ族；根據(jù)相似相溶判斷分子的極性；
（3）根據(jù)氫鍵對物理性質(zhì)的影響分析，同類物質(zhì)分子內(nèi)氫鍵熔點(diǎn)低于分子間氫鍵；
（4）先確定VSEPR模型，然后在確定中心原子的雜化軌道類型；一般來說，相互之間排斥力的大小為：孤電子對間的排斥力＞孤電子對與成鍵電子對間的排斥力＞成鍵電子對間的排斥力；
（5）石墨是層狀結(jié)構(gòu)的，每層每個(gè)C原子與周圍的三個(gè)碳原子成σ鍵，鍵角為120°（這些都是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的），根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論分析；

解答： 解；（1）設(shè)C₂₀分子中含x個(gè)正五邊形，通過觀察圖形可知，每一個(gè)頂點(diǎn)為三個(gè)正五邊形共用，則每個(gè)正五邊形占有該頂點(diǎn)的

1

3

，因此，每個(gè)正五邊形占有碳原子數(shù)為5×

1

3

個(gè)，這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元的碳原子數(shù)為x×5×

1

3

=20，因此，C₂₀分子中含有正五邊形個(gè)數(shù)x=12；每一條邊為兩個(gè)正五邊形共用，每個(gè)正五邊形只占有這條邊的

1

2

，故C-C鍵的數(shù)目為12×5×

1

2

=30個(gè)，即C₂₀分子中共有30條棱邊，由分子構(gòu)成，為分子晶體，
故答案為：12；30；分子晶體；
（2）Cr的原子序數(shù)為24，根據(jù)能量最低原理可知基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，屬于d區(qū)元素；CCl₄、CS₂等為非極性分子，CrO₂Cl₂能與CCl₄、CS₂等互溶，根據(jù)相似相溶可知，CrO₂Cl₂為非極性分子，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；d；非極性；
（3）鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)氫鍵，對羥基苯甲醛能形成分子間氫鍵，所以鄰羥基苯甲醛的熔點(diǎn)低于對羥基苯甲醛，
故答案為：鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)氫鍵，對羥基苯甲醛能形成分子間氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大；
（4）H₃O⁺價(jià)層電子對模型為四面體，氧原子采取sp³雜化．
H₂O中O原子有兩對孤對電子，H₃O⁺中O原子有一對孤對電子，因?yàn)楣码娮訉﹂g的排斥力＞孤電子對與成鍵電子對間的排斥力＞成鍵電子對間的排斥力，導(dǎo)致H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大．
故答案為：sp³；H₂O中O原子有兩對孤對電子，H₃O⁺中O原子有一對孤對電子，排斥力較小；
（5）石墨每個(gè)碳原子用sp²雜化軌道與鄰近的三個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成無限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2P軌道，并含有一個(gè)未成對電子，這些平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)再以范德華力結(jié)合形成層狀結(jié)構(gòu)．因碳納米管結(jié)構(gòu)與石墨類似，
故答案為：sp² ；范德華力．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，涉及電子排布式、晶胞的計(jì)算、分子的極性、雜化類型等知識，解答時(shí)注意利用均攤法結(jié)合數(shù)學(xué)知識分析晶體的結(jié)構(gòu)．題目難度中等，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中重點(diǎn)在于能利用模型解決問題，側(cè)重于方法．