Question

【題目】近期瑞士科學(xué)院研發(fā)出一種負(fù)載氧化銅的納米晶粒的聚合物氮化碳二維納米材料(類石墨相氮化碳)，大幅度提高水分解的催化效率，將為實(shí)現(xiàn)氫能源大規(guī)模應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。回答下列問題：

（1）銅在周期表中的位置為___，其原子核外電子排布的最高能層符號為___。

（2）1989年A.Y.Liu和M.L.Cohen根據(jù)β-氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)，用C替換Si，從理論上預(yù)言了β-氮化碳這種硬度可以和金剛石相媲美的新共價(jià)化合物。

①石墨晶體可以一層層剝離開來，層間的作用力主要是___。

②類石墨相氮化碳中1、2、3、4共四個(gè)原子的空間構(gòu)型為___；β-氮化碳中N的雜化類型是___。

③β-氮化碳的化學(xué)式為___；從化學(xué)鍵鍵長的角度分析金剛石、β-氮化碳的硬度大�。�__。

（3）CuO晶胞如圖：

①若氧化銅晶胞中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)，B為(1，1，0)，則C原子坐標(biāo)參數(shù)為___。

②NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，晶胞參數(shù)為anm，則晶體密度為__g·cm-3(用代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】第四周期ⅠB族 N 范德華力 三角錐形 sp3 C3N4 β—氮化碳>金剛石 (，，)

【解析】

(1)Cu是29號元素，根據(jù)核外電子的排布規(guī)律及電子排布式分析解答；

(2)①石墨層與層可剝離開應(yīng)該考慮是較為微弱的作用而不是化學(xué)鍵；②結(jié)合類石墨相氮化碳結(jié)構(gòu)可知4號氮原子以單鍵結(jié)合1、2、3號碳原子，N為sp3雜化；β-氮化碳中N也與三個(gè)碳原子結(jié)合成鍵，從而可判斷雜化類型；③結(jié)合結(jié)構(gòu)，利用均攤法確定化學(xué)式；根據(jù)原子半徑確定鍵長的大小，鍵長越短鍵能越大，物質(zhì)的硬度越高；

(3)①根據(jù)A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)及晶胞中C的相對位置，即可確定C的坐標(biāo)；②先利用均攤法確定晶胞中的原子個(gè)數(shù)計(jì)算出晶胞質(zhì)量，再利用晶胞參數(shù)確定晶胞體積，最后計(jì)算晶胞密度。

(1)Cu是29號元素，根據(jù)核外電子的排布規(guī)律，其核外電子排布為：[Ar]3d104s1，故銅在周期表中位于第四周期IB族，最高能層為N，故答案為：第四周期IB族；N；

(2)①石墨層與層之間沒有共價(jià)鍵連接，主要是分子間的作用力(范德華力)，而范德華力較弱，因此石墨晶體可以一層層剝離開來，故答案為：范德華力；

②4個(gè)原子中1個(gè)N，3個(gè)C，N與周圍的3個(gè)碳原子結(jié)合，且含有一個(gè)孤對電子，N為sp3雜化，空間構(gòu)型為三角錐形；觀察β-氮化碳結(jié)構(gòu)可知，N與周圍的3個(gè)碳原子結(jié)合，且含有一個(gè)孤對電子，N為sp3雜化，故答案為：三角錐形；sp3；

③利用均攤法可得β-氮化碳的化學(xué)式為C3N4；C-C鍵的鍵長大于C-N鍵，故C-C鍵的鍵能小于C-N鍵，所以硬度：β-氮化碳＞金剛石，故答案為：C3N4；β-氮化碳＞金剛石；

(3)①由坐標(biāo)圖和晶胞圖可知，A為(0，0，0)，B為(1，1，0)，C位于體心，則C的坐標(biāo)為(，，)，故答案為：(，，)；

②晶胞參數(shù)為anm，晶胞體積V=(a×10-7cm)3，觀察氧化銅晶胞圖，1個(gè)晶胞含4個(gè)“CuO”，則晶胞質(zhì)量m=g，故晶胞密度ρ＝=gcm3，故答案為：。