Question

【題目】工業(yè)上以Ni的氧化物作催化劑，將丙烯氨氧化制得丙烯腈(CH2=CHCN)，然后以H3PO4-K3PO4等作為電解質(zhì)溶液,電解丙烯腈制已二腈。已知總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:4CH2=CHCN+2H2OO2↑+2NC(CH2)4CN。

(1)基態(tài)Ni原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為_______；在上述總反應(yīng)的化學(xué)方程式中所涉及到的各元素中，電負(fù)性由小到大的順序?yàn)?/span>_______。

(2)PO43-的空間構(gòu)型是_______，CH2=CHCN中碳原子的雜化方式為_______ 。

(3)NC(CH2)4CN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為_______。

(4)已知K3PO4是離子晶體,寫(xiě)出其主要物理性質(zhì)_____(寫(xiě)出2條即可)。

(5)反應(yīng)中核心元素碳有金剛石、石墨等多種同素異形體。設(shè)石墨晶體中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)為am，金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)為bm，則a____b(填“>”、“=”或“<”)，原因________。

(6)金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖1所示，已知ZnS晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同，若圖中a為Zn2+，則S2-處于ZnS晶胞中的位置為_________。

(7)石墨烯中部分碳原子被氧化后，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(如圖2所示)

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

②石墨烯具有很大的比表面積，可用于制超級(jí)電容器。若石墨烯中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)為am,12g單層石墨烯的單面理論面積約為_______m3(列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】 H＜C＜N＜O 正四面體 sp、sp2 15：4 熔融時(shí)能導(dǎo)電、熔點(diǎn)較高、硬度較大 ＜ 石墨晶體中碳碳鍵除σ鍵外還有大π鍵，金剛石晶體中碳碳鍵只有σ鍵 頂點(diǎn)、面心 變小

【解析】分析：（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律書(shū)寫(xiě)軌道表達(dá)式；非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；

（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論解答；

（3）根據(jù)分子中含有的共價(jià)鍵判斷；

（4）根據(jù)離子晶體的性質(zhì)特點(diǎn)解答；

（5）根據(jù)石墨和金剛石中含有的化學(xué)鍵分析；

（6）根據(jù)金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)并依據(jù)硫化鋅的化學(xué)式判斷；

（7）石墨烯轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯時(shí)，1號(hào)C 連接的O原子吸引電子能力較強(qiáng)，導(dǎo)致與1號(hào)C原子相鄰C原子對(duì)電子的吸引力減�。桓鶕�(jù)晶胞結(jié)構(gòu)依據(jù)均攤法計(jì)算。

詳解：（1）Ni的原子序數(shù)是28，其基態(tài)Ni原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為；非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，則在上述總反應(yīng)的化學(xué)方程式中所涉及到的各元素中，電負(fù)性由小到大的順序?yàn)?/span>H＜C＜N＜O。

(2)PO43-的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，不存在孤對(duì)電子，空間構(gòu)型是正四面體；CH2=CHCN中形成碳碳雙鍵的碳原子是sp2雜化，又因?yàn)?/span>C與N之間是三鍵，則該碳原子的雜化方式為sp雜化。

(3)NC(CH2)4CN分子中除C與N之間是三鍵以外，其余均是單鍵。由于單鍵均是σ鍵，三鍵中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，則σ鍵與π鍵數(shù)目之比為15：4。

(4)已知K3PO4是離子晶體,其主要物理性質(zhì)有熔融時(shí)能導(dǎo)電、熔點(diǎn)較高、硬度較大等。

(5)由于石墨晶體中碳碳鍵除σ鍵外還有大π鍵，金剛石晶體中碳碳鍵只有σ鍵，所以a＜b。

（6）已知ZnS晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同，若圖中a為Zn2+，這說(shuō)明鋅全部位于晶胞中，共計(jì)是4個(gè)，根據(jù)化學(xué)式ZnS可知S2-處于ZnS晶胞中的位置為頂點(diǎn)、面心。

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

②單層石墨烯中含有C原子個(gè)數(shù)＝6×1/3＝2，每個(gè)六邊形面積＝。12g單層石墨烯中原子個(gè)數(shù)為NA，因此12g單層石墨烯的單面理論面積。