Question

在新材料領(lǐng)域，碳族元素有許多應(yīng)用，請(qǐng)用所學(xué)相關(guān)知識(shí)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(jié)構(gòu)類似于石墨晶體，每個(gè)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(jié)合在一起．
（2）CH₄中共用電子對(duì)偏向C，SiH₄中共用電子對(duì)偏向H，則C、Si、H的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?div id="3hnqjhe" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．CH₄的熔點(diǎn)比SiH₄（填“高”或“低”）

 

，原因是

 

．
（3）用價(jià)層電子對(duì)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(jié)構(gòu)是：Pb⁴⁺處于立方晶胞頂點(diǎn)，Ba²⁺處于晶胞中心，O^2-處于晶胞棱邊中心．該化合物化學(xué)式為

 

，每個(gè)Ba²⁺與

 

個(gè)O^2-配位．
（5）氮化碳結(jié)構(gòu)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(gè)碳原子與

 

個(gè)氮原子相連，每個(gè)氮原子與

 

個(gè)碳原子相連，化學(xué)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,鍵能、鍵長、鍵角及其應(yīng)用,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）石墨是層狀結(jié)構(gòu)，每層中每個(gè)C原子與周圍的3個(gè)C原子成σ鍵，鍵角為120°（這些都是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的），根據(jù)價(jià)層電子對(duì)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(duì)偏向于電負(fù)性大的原子，偏離于電負(fù)性小的原子；分子晶體中，氫化物的熔沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量成正比；
（3）中心原子的孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)有排斥作用；
（4）利用均攤法確定其化學(xué)式；
（5）根據(jù)氮化碳結(jié)構(gòu)知，在氮化碳晶體中每個(gè)碳原子與4個(gè)氮原子相連，每個(gè)氮原子與3個(gè)碳原子相連，據(jù)此判斷其化學(xué)式．

解答： 解：（1）石墨是層狀結(jié)構(gòu)，每層中每個(gè)C原子與周圍的3個(gè)C原子成σ鍵，且含有一個(gè)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(fù)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(fù)性大小順序是C＞H＞Si，硅烷和甲烷都是分子晶體，硅烷相對(duì)分子質(zhì)量大于甲烷，二者結(jié)構(gòu)和組成相似，所以甲烷的范德華力吸引硅烷，則CH₄的熔點(diǎn)比SiH₄低，
故答案為：C＞H＞Si；低；兩分子結(jié)構(gòu)與組成相似，CH₄的相對(duì)分子量小，范德華力�。�
（3）SnBr₂分子中Sn原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+

1

2

×（4-2×1）=3且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以該分子為V形分子，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)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(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)有排斥作用；
（4）Pb⁴⁺處于立方晶胞頂點(diǎn)，Ba²⁺處于晶胞中心，O^2-處于晶胞棱邊中心，則該晶胞中Pb⁴⁺個(gè)數(shù)=8×

1

8

=1，Ba²⁺個(gè)數(shù)為1，O^2-個(gè)數(shù)=12×

1

4

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

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、電負(fù)性、鍵角等知識(shí)點(diǎn)，利用均攤法、元素周期律、價(jià)層電子對(duì)互斥理論等知識(shí)點(diǎn)分析解答，難點(diǎn)是價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)的計(jì)算、晶胞的計(jì)算，同時(shí)考查學(xué)生空間想象能力，題目難度中等．