主题式复习讲座2——碳基生命与硅基生命的对话

第一部分：物质结构——微观世界的生命密码

1．碳基生命：碳原子间独特的化学键连接，使碳基生命有了喜怒哀乐。

【例1】任写一种同时包含碳原子的sp³、sp²和sp杂化的有机物的结构简式。

答案：（同时含碳碳单键、双键、三键的有机物）。

【同步练习1】抗生素克拉维酸的结构简式如图所示，采取sp³杂化的碳原子有 个，采取sp²杂化的氧原子有 个，N原子的杂化方式为 。

答案：4，2，sp³。

【例2】写出符合下列要求的C₄H₈O的结构简式：

（1）只有13个σ键，不含π键（任写一种）。

（2）含有12个σ键，1个π键，分属于四种不同类别的物质。

答案提示：（1）环醇或环醚；（2）烯醇、烯醚、醛、酮。

【同步练习2】写出符合下列要求、分子式为C₃H₆O的结构简式：

（1）只有10个σ键，不含π键（任写一种）。

（2）含有9个σ键，1个π键，分属于四种不同类别的物质。

2．硅基生命：单质硅是良好的半导体材料，搬运着碳基生命的劳动成果。

【例3】碳元素能形成种类极其丰富的化合物，硅与碳处于同一主族且结构相似，然而硅形成的化合物数量却远不及碳，以下原因分析正确的是 。

A. 硅的相对原子质量较大，所以硅的化合物易分解

B. 硅的电负性比碳小，在形成化合物时得电子能力较弱，所以难以形成离子化合物

C. 碳的原子半径小于硅，碳原子与其他原子的键能一般大于硅原子与其他原子的键能

D. 硅的同位素种类比碳少，使得硅在形成化合物时缺乏足够的原子种类组合

答案：C。

【同步练习3】（1）从物质结构的角度解释，为什么CH₄在空气中比较稳定，而SiH₄却容易自燃？

（2）已知电负性：C−2.5，Si−1.8，H−2.1，上述两种物质充分燃烧后，氧化产物分别是什么？

答案：（1）碳的原子半径小于硅，C—H键的键长小于Si—H键，C—H键的键能大于Si—H键，所以CH₄在空气中比较稳定，SiH₄容易自燃。

（2）CH₄燃烧的氧化产物是CO₂，而SiH₄燃烧的氧化产物是H₂O。

3．碳和硅的典型共价晶体

【例4】碳化硅晶胞如下。

（1）每个硅原子周围邻近的有 个碳原子，每个碳原子周围邻近的有 个碳原子。

（2）若晶胞边长为a cm，晶胞密度为d g·cm⁻³，求阿伏加德罗常数N_A的表达式。

【同步练习4】Al_xCoO_y的立方晶胞如图所示，已知处在体心处的原子为Co，晶胞参数a nm，则该晶体的密度为d g∙cm^-3。求阿伏加德罗常数N_A的表达式。

第二部分：物质性质——宏观世界的生命表现（略）

第三部分：化学原理——生命过程的内在规律（略）

第四部分：化学实验——生命元素的实践之路（略）

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