Question

12．碳及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問(wèn)題：
（1）處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用形象化描述電子云．
（2）碳在形成化合物時(shí)，其鍵型以共價(jià)鍵為主，原因是C有4個(gè)價(jià)電子且半徑較小，難以通過(guò)得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．
（3）C₂H₂ 分子中，共價(jià)鍵的類(lèi)型有σ鍵、π鍵，C 原子的雜化軌道類(lèi)型是SP，寫(xiě)出兩個(gè)與C₂H₂ 具有相
同空間構(gòu)型含碳無(wú)機(jī)物分子的分子式CO₂．
（ 4 ）CO 能與金屬Fe、Ni 分別形成Fe（CO）₅、Ni（CO）₄，F(xiàn)e（CO）₅ 中Fe 元素的原子核外電子排布
為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Ni（CO）₄ 是無(wú)色液體，沸點(diǎn)42.1℃，熔點(diǎn)-19.3℃，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑推測(cè)Ni（CO）₄ 是分子晶體．
（5）碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：

①在石墨烯晶體中，每個(gè)C 原子連接3個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有2個(gè)C 原子．
②在金剛石晶體中，C 原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C 原子連接12個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最
多有4個(gè)C 原子在同一平面．

Answer 1

分析 （1）處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用電子云形象化描述；
（2）共價(jià)鍵為原子之間以共用電子對(duì)成鍵，碳的非金屬性較弱，但半徑較小，反應(yīng)中難以失去或得到電子；
（3）單鍵為σ鍵，雙鍵和三鍵中均含σ鍵、π鍵；結(jié)合σ鍵和孤對(duì)電子數(shù)判斷價(jià)層電子對(duì)數(shù)，以此判斷雜化類(lèi)型；
（4）根據(jù)鐵元素的質(zhì)子數(shù)可知電子數(shù)為26，核外各電子層電子數(shù)為2、8、14、2，分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；
（5）①石墨晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)碳原子連接3個(gè)C-C化學(xué)健，每個(gè)C-C化學(xué)健被2個(gè)碳原子共用；
②在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)碳原子與周?chē)��?個(gè)碳原子形成四個(gè)碳碳單鍵，這5個(gè)碳原子形成的是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109⁰28，最小的環(huán)為6元環(huán)．

解答 解：（1）處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用電子云形象化描述，離核近的區(qū)域電子云密度較大，離核遠(yuǎn)的區(qū)域電子云密度較小，
故答案為：電子云；
（2）共價(jià)鍵為原子之間以共用電子對(duì)成鍵，碳原子核外有4個(gè)電子，且元素的非金屬性較弱，但半徑較小，反應(yīng)中難以失去或得到電子，
故答案為：C有4個(gè)價(jià)電子且半徑較小，難以通過(guò)得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（3）乙炔的結(jié)構(gòu)式為H-C≡C-H，C₂H₂中存在C≡C，則既有σ鍵又有π鍵，分子中C原子形成2個(gè)σ鍵，孤對(duì)電子數(shù)為$\frac{4-2×2}{2}$=0，則為sp雜化，為直線(xiàn)形結(jié)構(gòu)；CO₂分子中價(jià)層電子對(duì)=σ 鍵電子對(duì)+中心原子上的孤電子對(duì)=2+$\frac{1}{2}$（4-2×2）=2，所以二氧化碳是直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，二氧化碳屬于無(wú)機(jī)物，
故答案為：σ鍵、π鍵；sp；CO₂；
（4）鐵元素的質(zhì)子數(shù)為26，核外各電子層電子數(shù)為2、8、14、2，其原子基態(tài)時(shí)的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，四羰基鎳熔點(diǎn)-19.3℃，沸點(diǎn)42.1℃，所以該物質(zhì)為分子晶體，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；分子；
（5）①石墨晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)碳原子連接3個(gè)C-C化學(xué)健，則每個(gè)C原子連接 3個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6×$\frac{1}{3}$=2，
故答案為：3；2；
②在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)碳原子與周?chē)��?個(gè)碳原子形成四個(gè)碳碳單鍵，最小的環(huán)為6元環(huán)，每個(gè)單鍵為3個(gè)環(huán)共有，則每個(gè)C原子連接4×3=12個(gè)六元環(huán)，晶胞中共平面的原子如圖，共4個(gè)，
故答案為：12；4．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，側(cè)重考查學(xué)生空間想象能力、知識(shí)運(yùn)用能力，涉及原子核外電子排布、晶胞計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，采用均攤法、價(jià)層電子對(duì)互斥理論等理論分析解答，題目難度中等．