Question

【題目】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的電子在原子核外出現的概率密度分布可用 形象化描述．在基態14C原子中，核外存在 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 ．

（3）CS2分子中，共價鍵的類型有 ，C原子的雜化軌道類型是 ，寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子 ．

（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 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構如圖所示：

①在石墨烯晶體中，每個C原子連接 個六元環，每個六元環占有 個C原子．

②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環也為六元環，每個C原子連接 個六元環，六元環中最多有 個C原子在同一平面．

Answer 1

【答案】（1）電子云；2；（2）C有4個價電子且半徑較小，難以通過得或失電子達到穩定結構；（3）δ鍵和π鍵；sp；CO2、SCN﹣或COS等；（4）分子；（5）3；2；12；4．

【解析】（1）處于一定空間運動狀態的電子在原子核外出現的概率密度分布可用電子云形象化描述，離核近的區域電子云密度較大，離核遠的區域電子云密度較小，C原子核外電子排布為1s22s22p2，軌道式為如圖所示：，則在基態14C原子中，核外存在2對自旋相反的電子

（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，反應中難以失去或得到電子

（3）CS2分子的結構式為S=C=S，含有δ鍵和π鍵，

CS2分子中C原子形成2個δ鍵，孤對電子數為=0，則為sp雜化，與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子為等電子體，應含有3個原子，價電子數為16，常見有CO2、SCN﹣或COS等

（4）Fe（CO）5熔點為253K，沸點為376K，具有分子晶體的性質，則固體應為分子晶體，故答案為：分子；

（5）①石墨晶體中最小的環為六元環，每個碳原子連接3個C﹣C化學健，則每個C原子連接 3個六元環，每個六元環占有的C原子數為6×=2，故答案為：3；2；②在金剛石的晶體結構中每個碳原子與周圍的4個碳原子形成四個碳碳單鍵，最小的環為6元環，每個單鍵為3個環共有，則每個C原子連接4×3=12個六元環，晶胞中共平面的原子如圖，共4個，故答案為：12；4．