Question

【物質結構與性質】
碳元素可以組成不同的單質和化合物。
（1）碳原子的電子排布圖為_______________
（2）由C和同周期的元素組成的分子如圖a，推測分子式是____________，鍵角為_______。
圖a
（3）CO₂分子的結構式為__________，與它等電子體的分子有___________；
（4）第ⅡA金屬碳酸鹽分解溫度如下：

	BeCO3	MgCO3	CaCO3	SrCO3	BaCO3
分解溫度	100℃	540℃	960℃	1289℃	1360℃

碳酸鹽中CO碳原子是________雜化，其空間構型為________________。
解釋上列碳酸鹽分解溫度越來越高的原因是_________________________。
（5）鋰電池負極材料晶體為Li^＋嵌入兩層石墨層中導致石墨堆積方式發生改變，上下層一樣，形成如圖2 晶胞結構，化學式為____________________。Li^＋投影在石墨層圖，試在圖中標出與該離子鄰近的其它六個Li^＋的投影位置。
在晶胞中，給出的平行六面體的棱長單位為nm，相對原子質量Li：7、C：12。
則鋰電池負極材料的密度為_____________g·cm^-3(用含a、b代數式表示)。
   
圖2                         圖3

Answer 1

（1） (1分)；（2）CF₄(1分)；109°28′(1分)
（3）O=C=O(2分)，N₂O(1分)；
（4）sp²(1分)；平面三角形；金屬陰離子的半徑越小，對氧原子的吸引力越大，奪取氧離子的能力越強(2分)。
（5）LiC₆(2分)，
(2分)       (2分)

試題分析：（1）碳原子有6個電子，電子排布圖為。
（2）圖中是正四面體的分子式，與C同周期，為-1價，故是CF₄，鍵角是109°28′。
（3）CO₂分子的結構式為O=C=O，與它等電子體的分子要求原子個數和價電子數都相等，有N₂O。
CO的中心碳原子的價層電子是6(最外層電子+帶電荷數)，都參加與O原子成鍵，故是sp²雜化，其空間構型為平面三角形；碳酸鹽中金屬陰離子的半徑越小，對氧原子的吸引力越大，奪取氧離子的能力越強。
圖2晶胞中，Li⁺離子在8個頂角上，平均為1個，C原子有8個在面上，平均為4，心里有2個，共6個碳原子，故化學式為LiC₆，從投影來看，Li⁺最近的2個Li⁺都是沿著正六邊形的一條邊過去的，很容易找到其他6個投影的Li⁺。
注意平行六面體的底是內角為60°的菱形，一個晶胞的體積是a²b×10^-21cm³，故鋰電池負極材料的密度為=g·cm^-3。