Question

在新材料領域，碳族元素有許多應用，請用所學相關知識回答下列問題：
（1）碳納米管由單層或多層石墨層卷曲而成，其結構類似于石墨晶體，每個碳原子通過

 

雜化與周圍碳原子成鍵，多層碳納米管的層與層之間靠

 

結合在一起．
（2）CH₄中共用電子對偏向C，SiH₄中共用電子對偏向H，則C、Si、H的電負性由大到小的順序為

 

．CH₄的熔點比SiH₄（填“高”或“低”）

 

，原因是

 

．
（3）用價層電子對互斥理論推斷SnBr₂分子中Sn-Br鍵的鍵角

 

120°（填“＞”、“＜”或“=”），原因是

 

．
（4）鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結構是：Pb⁴⁺處于立方晶胞頂點，Ba²⁺處于晶胞中心，O^2-處于晶胞棱邊中心．該化合物化學式為

 

，每個Ba²⁺與

 

個O^2-配位．
（5）氮化碳結構如圖，其中β氮化碳硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料．在氮化碳晶體中每個碳原子與

 

個氮原子相連，每個氮原子與

 

個碳原子相連，化學式為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素電離能、電負性的含義及應用,鍵能、鍵長、鍵角及其應用,不同晶體的結構微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）石墨是層狀結構，每層中每個C原子與周圍的3個C原子成σ鍵，鍵角為120°（這些都是實驗數(shù)據(jù)得出的），根據(jù)價層電子對互斥理論分析，層層之間存在分子間作用力；
（2）分子中共用電子對偏向于電負性大的原子，偏離于電負性小的原子；分子晶體中，氫化物的熔沸點與其相對分子質(zhì)量成正比；
（3）中心原子的孤電子對對成鍵電子對有排斥作用；
（4）利用均攤法確定其化學式；
（5）根據(jù)氮化碳結構知，在氮化碳晶體中每個碳原子與4個氮原子相連，每個氮原子與3個碳原子相連，據(jù)此判斷其化學式．

解答： 解：（1）石墨是層狀結構，每層中每個C原子與周圍的3個C原子成σ鍵，且含有一個π鍵，所以C原子雜化方式為sp²，鍵角為120°，層層之間存在分子間作用力，
故答案為：sp²；分子間作用力（或范德華力）；
（2）元素的電負性越大，其吸引電子能力越大，根據(jù)元素吸引電子能力知，這三種元素電負性大小順序是C＞H＞Si，硅烷和甲烷都是分子晶體，硅烷相對分子質(zhì)量大于甲烷，二者結構和組成相似，所以甲烷的范德華力吸引硅烷，則CH₄的熔點比SiH₄低，
故答案為：C＞H＞Si；低；兩分子結構與組成相似，CH₄的相對分子量小，范德華力小；
（3）SnBr₂分子中Sn原子價層電子對個數(shù)=2+

1

2

×（4-2×1）=3且含有一個孤電子對，所以該分子為V形分子，孤電子對對成鍵電子對有排斥作用，所以其鍵角小于120°，
故答案為：＜；中心原子的孤電子對對成鍵電子對有排斥作用；
（4）Pb⁴⁺處于立方晶胞頂點，Ba²⁺處于晶胞中心，O^2-處于晶胞棱邊中心，則該晶胞中Pb⁴⁺個數(shù)=8×

1

8

=1，Ba²⁺個數(shù)為1，O^2-個數(shù)=12×

1

4

=3，所以其化學式為BaPbO₃，每個Ba²⁺與12個O^2-配位，
故答案為：BaPbO₃；12；
（5）根據(jù)氮化碳結構知，在氮化碳晶體中每個碳原子與4個氮原子相連，每個氮原子與3個碳原子相連，則C原子和N原子個數(shù)之比為3：4，所以其化學式為C₃N₄，
故答案為：4；3；C₃N₄．

點評：本題考查物質(zhì)結構和性質(zhì)，涉及晶胞計算、電負性、鍵角等知識點，利用均攤法、元素周期律、價層電子對互斥理論等知識點分析解答，難點是價層電子對個數(shù)的計算、晶胞的計算，同時考查學生空間想象能力，題目難度中等．