【題目】碳是形成單質(zhì)和化合物種類最多的元素,其單質(zhì)及化合物有獨(dú)特的性質(zhì)和用途。請回答下列問題。

(1)碳有多種單質(zhì),其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示:

石墨烯能導(dǎo)電而金剛石不能導(dǎo)電的原因是________。

(2)碳的主要氧化物有COCO2

CO能與金屬Fe形成一種淺黃色液體Fe(CO)5,其熔點(diǎn)為-20℃,沸點(diǎn)為103℃,熱穩(wěn)定性較高,易溶于苯等有機(jī)溶劑,不溶于水。據(jù)此判斷:該化合物的晶體中不涉及的作用力有________。

A.離子鍵 B.極性鍵 C.非極性鍵 D.范德華力 E.配位鍵

CO2在一定條件下可以合成甲醇,反應(yīng)方程式為:。該反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì),沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?/span>________。

(3)是重要的有機(jī)反應(yīng)中間體,其空間構(gòu)型為________。

(4)碳的有機(jī)物常作為金屬有機(jī)化合物的配體,如EDTA(乙二胺四乙酸)EDTACa2+形成的配離子如圖所示。

①鈣離子的配位數(shù)是________。

②配體中碳原子的雜化方式有________。

【答案】石墨烯中C原子上未參與雜化的所有P軌道相互平行且重疊,使P軌道中的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電,金剛石中C原子的四個(gè)價(jià)電子均已雜化生成σ AC H2OCH3OHCO2H2 三角錐性 6 sp2sp3

【解析】

(1)根據(jù)石墨烯和金剛石中碳原子的成鍵特點(diǎn)分析;

(2)①根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析其晶體類型,從而確定物質(zhì)中存在的作用力;

②根據(jù)影響物質(zhì)熔沸點(diǎn)的因素分析;

(3)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論分析;

(4)①根據(jù)配位數(shù)的概念分析;

②根據(jù)雜化軌道理論分析。

(1)石墨烯中C原子上未參與雜化的所有P軌道相互平行且重疊,使P軌道中的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電,金剛石中C原子的四個(gè)價(jià)電子均已雜化生成σ鍵,因此金剛石不能導(dǎo)電;

(2)CO能與金屬Fe形成一種淺黃色液體Fe(CO)5,其熔點(diǎn)為-20℃,沸點(diǎn)為103℃,熔沸點(diǎn)較低,易溶于苯等有機(jī)溶劑,不溶于水,故其為分子晶體,則Fe(CO)5分子間存在范德華力,CO原子間形成極性鍵,CO作為配體與中心原子Fe原子間形成配位鍵,則該化合物的晶體中不涉及的作用力有離子鍵、非極性鍵;

②由于常溫下,H2OCH3OH是液體,CO2H2為氣體,故H2OCH3OH的沸點(diǎn)較高,CO2H2的沸點(diǎn)較低,又由于H2OCH3OH均為極性分子,H2O分子間形成的氫鍵數(shù)比甲醇多,則H2O的沸點(diǎn)比CH3OH的沸點(diǎn)高;CO2H2均為非極性分子,CO2分子量較大,范德華力較大,故CO2的沸點(diǎn)比H2的高,故這4種物質(zhì)的沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?/span>H2OCH3OHCO2H2;

(3)σ鍵電子對(duì)數(shù)為3,孤電子對(duì)數(shù)為,則其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,空間構(gòu)型為三角錐性;

(4)①如圖所示,該配離子中鈣離與N、O原子之間形成配位鍵,Ca2+的配位數(shù)為6;

EDTA中羧基上的C原子形成3個(gè)σ鍵,沒有孤電子對(duì),該類C原子雜化軌道數(shù)目為3,采取sp2雜化,-CH2-C原子形成4個(gè)σ鍵,沒有孤電子對(duì),該類C原子雜化軌道數(shù)目為4,采取sp3雜化,故配體中碳原子的雜化方式有sp2sp3。

練習(xí)冊系列答案
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A.該化合物中含氧官能團(tuán)為酯基

B.該化合物中的所有碳原子一定處于同一平面內(nèi)

C.該化合物可發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)

D.該化合物的同分異構(gòu)體中,苯環(huán)上有兩個(gè)取代基的共3

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