Question

2．偉大的化學(xué)家、1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、著名的化學(xué)結(jié)構(gòu)大師、20世紀(jì)的科學(xué)怪杰泡林（Linus Pauling）1994年謝世，人們打開他的辦公室，發(fā)現(xiàn)里面有一塊黑板，畫得滿滿的，其中一個(gè)結(jié)構(gòu)式如圖一所示．
（1）該結(jié)構(gòu)的分子式是C₆H₂O₂N₁₀，有人預(yù)測它是炸藥，如果它在沒有氧氣參與的情況下爆炸，推測反應(yīng)的化學(xué)方程式（發(fā)生分解反應(yīng)，生成兩種單質(zhì)和兩種化合物）是C₆H₂N₁₀O₂=H₂O↑+CO↑+5N₂↑+5C
（2）組成該分子所有元素的電負(fù)性大小順序?yàn)镺＞N＞C＞H；分子中C原子的雜化方式為sp²；基態(tài)N原子價(jià)電子排布圖為．
Ⅱ．石墨是層狀結(jié)構(gòu)，
（1）在石墨中具有三種不同的作用力，其中范德華力可以解釋石墨的滑膩感，離域π鍵可以解釋導(dǎo)電、傳熱的性質(zhì)；
（2）石墨的化學(xué)式可以寫成（C₂）_n，如圖二．根據(jù)石墨化學(xué)式形式寫出它的等電子體白石墨（圖三）的化學(xué)式（BN）_n；
（3）石墨能導(dǎo)電，而白石墨不能導(dǎo)電，解釋白石墨不能導(dǎo)電的原因因?yàn)榈�的電�?fù)性較大，π鍵上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由流動(dòng)，故（BN）_n不導(dǎo)電．
Ⅲ．SiC是原子晶體，其結(jié)構(gòu)類似金剛石，為C、Si兩原子依次相間排列的正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)．試在圖四正方體的頂點(diǎn)上畫出與該Si最近的C的位置．若Si-C鍵長為acm，結(jié)合金剛石晶胞結(jié)構(gòu)，計(jì)算SiC晶體的密度為$\frac{15\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³．（阿伏伽德羅常數(shù)用N_A表示）

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式書寫分子式；發(fā)生分解反應(yīng)，生成兩種單質(zhì)和兩種化合物，根據(jù)組成元素可知生成氮?dú)夂吞�、水和CO；
（2）元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越強(qiáng)；根據(jù)C的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷；氮原子的價(jià)電子數(shù)為5，結(jié)合排布規(guī)律分析；
II．（1）石墨中層與層之間存在范德華力，六元環(huán)中存在離域π鍵；
（2）白石墨中每個(gè)六元環(huán)上含有3個(gè)B和3個(gè)N，每個(gè)每個(gè)原子被三個(gè)六元環(huán)共用；
（3）氮元素的電負(fù)性較大，吸引電子能力強(qiáng)，π鍵上的電子不能自由移動(dòng)；
III．SiC是原子晶體，其結(jié)構(gòu)類似金剛石，每個(gè)Si原子連接4個(gè)C原子，形成四面體結(jié)構(gòu)；利用均攤法求出立方體中C、Si原子數(shù)，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$和V=（邊長）³計(jì)算．

解答 解：I．（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式書寫分子式為：C₆H₂O₂N₁₀，C₆H₂O₂N₁₀發(fā)生分解反應(yīng)，生成兩種單質(zhì)和兩種化合物，根據(jù)組成元素可知生成氮?dú)夂吞肌⑺�和CO，其反應(yīng)的方程式為：C₆H₂N₁₀O₂=H₂O↑+CO↑+5N₂↑+5C；
故答案為：C₆H₂O₂N₁₀；C₆H₂N₁₀O₂=H₂O↑+CO↑+5N₂↑+5C；
（2）元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越強(qiáng)，則電負(fù)性：O＞N＞C＞H；分子中C形成2個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵，則C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，屬于sp²雜化；氮原子的價(jià)電子數(shù)為5，其價(jià)電子排布圖為；
故答案為：O＞N＞C＞H；sp²；；
II．（1）石墨中層與層之間存在范德華力，范德華力較弱，容易斷裂，所以層與層之間可以自由滑動(dòng)，即范德華力可以解釋石墨的滑膩感，六元環(huán)中存在離域π鍵，離域π鍵的電子能自由流動(dòng)，所以能導(dǎo)電；
故答案為：范德華力；離域π鍵；
（2）白石墨中每個(gè)六元環(huán)上含有3個(gè)B和3個(gè)N，每個(gè)每個(gè)原子被三個(gè)六元環(huán)共用，則平均每個(gè)六元環(huán)上含有1個(gè)B和1個(gè)N，則白石墨的化學(xué)式為（BN）_n，
故答案為：（BN）_n；
（3）氮元素的電負(fù)性較大，吸引電子能力強(qiáng)，π鍵上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由流動(dòng)，故（BN）_n不導(dǎo)電，
故答案為：因?yàn)榈�的電�?fù)性較大，π鍵上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由流動(dòng)，故（BN）_n不導(dǎo)電；
III．SiC是原子晶體，其結(jié)構(gòu)類似金剛石，每個(gè)Si原子連接4個(gè)C原子，形成四面體結(jié)構(gòu)，則四個(gè)C原子在不同的兩個(gè)面的不同頂點(diǎn)上，如圖所示：，
SiC中C與Si的原子個(gè)數(shù)比為1：1，設(shè)立方體的邊長為r，則r²+r²+r²=（2a）²，則r=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$a，
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{（28+12）×\frac{1}{2}}{{N}_{A}}}{（{\frac{2\sqrt{3}}{3}a）}^{3}}$=$\frac{15\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³；
故答案為：；$\frac{15\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了晶體類型和化學(xué)鍵的判斷、雜化方式的判斷、電子排布式的書寫、電負(fù)性、第一電離能、微粒的空間結(jié)構(gòu)、配位鍵、晶胞的計(jì)算等；考查的知識(shí)點(diǎn)較多，題目難度中等，注意對(duì)題中所給結(jié)構(gòu)圖的分析是解題的關(guān)鍵．