Question

6．碳及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問題：
（1）處于一定空間運動狀態(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．在基態(tài)¹⁴C原子中，核外存在2對自旋相反的電子．
（2）碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是C有4個價電子且半徑較小，難以通過得或失電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．
（3）CS₂分子中C原子的雜化軌道類型是sp．
（4）CO能與金屬Fe形成Fe（CO）₅，該化合物熔點為253K，沸點為376K，其固體屬于分子晶體．
（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C原子連接3個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有2個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C原子連接12個六元環(huán)．

Answer 1

分析 （1）處于一定空間運動狀態(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；根據(jù)同一軌道的2兩個電子自選方向相反判斷；
（2）共價鍵為原子之間以共用電子對成鍵，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）CS₂分子的結(jié)構(gòu)式為S=C=S，含有δ鍵和π鍵；結(jié)合δ鍵和孤對電子數(shù)判斷價層電子對數(shù)，以此判斷雜化類型；
（4）熔點為253K，沸點為376K，具有分子晶體的性質(zhì)；
（5）①石墨晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子連接3個C-C化學(xué)健，每個C-C化學(xué)健被2個碳原子共用；
②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個C原子連接4個碳原子，連接的4個C原子中每個C原子形成3個六元環(huán)．

解答 解：（1）處于一定空間運動狀態(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，離核遠的區(qū)域電子云密度較小，C原子核外電子排布為1s²2s²2p²，軌道式為如圖所示：，則在基態(tài)¹⁴C原子中，核外存在2對自旋相反的電子，
故答案為：電子云；2；
（2）共價鍵為原子之間以共用電子對成鍵，碳原子核外有4個電子，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個價電子且半徑較小，難以通過得或失電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（3）CS₂分子的結(jié)構(gòu)式為S=C=S，含有δ鍵和π鍵，CS₂分子中C原子形成2個δ鍵，孤對電子數(shù)為$\frac{4-2×2}{2}$=0，則為sp雜化，故答案為：sp；
（4）Fe（CO）₅熔點為253K，沸點為376K，具有分子晶體的性質(zhì)，則固體應(yīng)為分子晶體，故答案為：分子；
（5）①石墨晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子連接3個C-C化學(xué)健，則每個C原子連接 3個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6×$\frac{1}{3}$=2，故答案為：3；2；
②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個C原子連接4個碳原子，連接的4個C原子中每個C原子形成3個六元環(huán)，所以金剛石晶體中每個C原子能形成12個六元環(huán)，故答案為：12．

點評 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、知識運用能力，涉及晶胞計算、原子結(jié)構(gòu)等知識點，綜合性較強，采用均攤法、價層電子對互斥理論等理論分析解答，題目難度中等．