Question

碳元素是形成单质及其化合物种类最多的元素。回答下列问题：

（1）碳能与氢、氮、氧三种元素构成化合物CO(NH₂)₂，该分子中各元素的电负性由大到小的顺序为_________，其中C原子的杂化方式为__________，该物质易溶于水的主要原因是_______________。

（2）CO是碳元素的常见氧化物，与N₂互为等电子体，则CO的结构式为_______；CO可以和很多过渡金属形成配合物，如Ni(CO)₄，写出基态Ni原子的电子排布式__________。

（3）碳的某种晶体为层状结构，可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间，形成间隙化合物，其常见结构的平面投影如图①所示，则其化学式可表示为__________

（4）图②为碳的一种同素异形体C₆₀分子，每个C₆₀分子中含有σ键的数目为________。

（5）图③为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞，其中原子坐标参数A为（0，0，0），B为（1/2，0，1/2），C为（1/2，1/2，0）；则D原子的坐标参数为__________。

（6）立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼的密度是___________g·㎝^-3（列出计算式即可，阿伏加徳罗常数为N_A）。

Answer

O＞N＞C＞H sp2 CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键 1s22s22p63s23p63d84s2 KC8 90

【解析】

（1）元素的非金属性越强，其电负性越大，故电负性O＞N＞C＞H，CO(NH2)2中C原子成2个C-N键，1个C=O键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，C原子采取sp2杂化，该物质易溶于水的主要原因是CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键，故答案为O＞N＞C＞H；sp2；CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键。

（2）CO与N2互为等电子体，N2的结构式为N三N ，故CO的结构式为，Ni是28号元素，基态时电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2，故答案为；1s22s22p63s23p63d84s2。

（3）根据图①所示可知如果取3个钾原子构成的三角形，则三角形中碳原子是4个，而钾原子的个数是3×1/6＝1/2，因此化学式可表示为KC8，故答案为KC8。

（4）1个C60分子中每个C形成3个C-C键，且每个键为2个C共用，则每个碳原子含有的σ键个数为1.5，所以1个 C60分子中σ键的数目为1.5×60=90，故每个C60分子中含有σ键的数目为90，答案为：90。

（5）由图示可知，与D相连的4个原子形成正四面体结构，且D位于正四面体的体内。由B在x轴的坐标为1/2知，D在x轴的坐标为1/4。同理得出D在y、z轴的坐标均为1/4，则D原子的坐标参数为，故答案为

（6）因为金刚石属于面心立方晶胞，即C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，故根据均摊法及BN的化学式可推知，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，又因为一个BN的质量是M/NA，而一个晶胞的体积是（361.5×10-10）3cm3，故密度=质量÷体积= g·cm-3，故答案为。