Question

【題目】碳元素是形成單質及其化合物種類最多的元素．回答下列有關問題．
（1）碳元素可形成多種不同形式的單質，下列是幾種單質的結構圖（如圖1）
觀察上述結構，判斷a中碳原子的雜化方式為 ， b對應的物質是 ， c是C60的分子結構模型，在每個C60分子中形成的σ鍵數目為 ．
（2）在C60單質中，微粒之間的作用力為 ， C60能與金屬鉀化合生成具有超導性的K3C60 ， 在K3C60中陰陽離子個數比為1：3，則K3C60屬于晶體．
（3）CO是碳元素的常見氧化物，分子中C原子上有一對孤對電子，與N2互為等電子體，則CO的結構式為；寫出另一與CO互為等電子體的化學式 ．
（4）CO可以和很多過渡金屬形成配合物．金屬鎳粉在CO氣流中輕微地加熱，可生成液態的Ni（CO）4 ， 用配位鍵表示Ni（CO）4 的結構為；寫出基態Ni原子的電子排布式 ．
（5）科學發現，C和Ni、Mg元素的原子形成的晶體也具有超導性，其晶胞的結構特點如圖2，則該化合物的化學式為； C、Ni、Mg三種元素中，電負性最大的是 ．
（6）碳的氫化物甲烷在自然界中廣泛存在，其中可燃冰是有待人類開發的新能源．可燃冰是一種籠狀結構，CH4分子存在于H2O分子形成的籠子中（如圖3所示）．兩種分子中，共價鍵的鍵能；CH4分子與H2O分子的分子量相差不大，但兩種物質的熔沸點相差很大，其主要原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）sp2|金剛石|90
（2）分子間作用力|離子
（3） | CN﹣
（4） |1s22s22p63s23p63d84s2
（5）MgCNi3|C
（6）H﹣O鍵＞C﹣H鍵|H2O分子之間形成氫鍵
【解析】解：（1）a為石墨，每個C原子價層電子對個數是3，根據價層電子對互斥理論知C原子雜化類型為sp2；b為正四面體結構，則對應的物質是金剛石，c是C60的分子結構模型，平均每個C形成1.5個σ鍵，所以在每個C60分子中形成的σ鍵數目為60×1.5=90；

所以答案是：sp2；金剛石； 90；（2）C60單質為分子晶體，微粒之間的作用力為分子間作用力，C60能與金屬鉀化合生成具有超導性的K3C60，在K3C60中陰陽離子個數比為1：3，則K3C60屬于離子晶體；所以答案是：分子間作用力； 離子；（3）CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩定結構，則CO的結構式為C≡O，等電子體中原子數和價電子數都相同，則 N2、CN﹣、CO的原子數都是2，價電子數都是10，則互為等電子體，所以答案是：C≡O；CN﹣；（4）配合物Ni（CO）4的Ni為中心原子，CO為配體，所以表示Ni（CO）4 的結構為 ；Ni元素是28號元素，位于第四周期第Ⅷ族，其基態原子的電子排布式1s22s22p63s23p63d84s2，所以答案是： ，1s22s22p63s23p63d84s2；（5）晶胞中N原子數目為1、Mg原子數目為8× =1、Ni原子數目為6× =3，故該晶體化學式為MgNi3N，電負性最大的即非金屬性最強，所以C、Ni、Mg三種元素中，電負性最大的是C，所以答案是：MgCNi3；C；（6）因為鍵長越短鍵能越大，又O的半徑小于C，所以共價鍵的鍵能H﹣O鍵＞C﹣H鍵；又H2O分子間形成氫鍵，所以CH4分子與H2O分子的分子量相差不大，但兩種物質的熔沸點相差很大；

所以答案是：H﹣O鍵＞C﹣H鍵；H2O分子之間形成氫鍵．