Question

化學--選修物質結構與性質
下面是C₆₀、金剛石和二氧化碳的分子模型．

請回答下列問題：
（1）硅與碳同主族，寫出硅原子基態時的核外電子排布式：

1s²2s²2p⁶3s²3p²

（2）從晶體類型來看，C₆₀屬于

分子

晶體．
（3）二氧化硅結構跟金剛石結構相似，即二氧化硅的結構相當于在硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子．觀察圖乙中金剛石的結構，分析二氧化硅的空間網狀結構中，Si、O原子形成的最小環上O原子的數目是

6

；晶體硅中硅原子與共價鍵的個數比為

1：2

（4）圖丙是二氧化碳的晶胞模型，圖中顯示出的二氧化碳分子數為14個．實際上一個二氧化碳晶胞中含有

4

個二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ鍵與π鍵的個數比為

1：1

．
（5）有機化合物中碳原子的成鍵方式有多種，這也是有機化合物種類繁多的原因之一．丙烷分子中2號碳原子的雜化方式是

sp³

，丙烯分子中2號碳原子的雜化方式是

sp²

，丙烯分子中最多有

7

個原子共平面．

Answer 1

分析：（1）硅的原子數序為14，根據能量最低原理書寫電子排布式；
（2）C₆₀有固定的組成，不屬于空間網狀結構，以此判斷晶體類型；
（3）根據金剛石最小的環為六元環判斷二氧化硅的空間網狀結構中，Si、O原子形成的最小環上應有6個Si原子，每2個Si原子之間有1個O原子判斷O原子的數目；
（4）利用均攤法計算晶胞；根據二氧化碳的結構式判斷共價鍵的類型和數目；
（5）通過價層電子對判斷原子的雜化類型，根據甲烷、乙烯的結構特征判斷丙烯的空間結構特征．

解答：解：（1）硅的原子數序為14，根據能量最低原理可知電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）C₆₀有固定的組成，不屬于空間網狀結構，熔沸點遠低于金剛石等原子晶體的熔沸點，應為分子晶體，故答案為：分子；
（3）金剛石最小的環為六元環，二氧化硅結構跟金剛石結構相似，Si、O原子形成的最小環上應有6個Si原子，硅晶體結構中每個硅與硅的化學鍵之間插入一個O原子，則Si、O原子形成的最小環上O原子的數目是6，二氧化硅晶體中，每個Si原子與4個O原子形成共價鍵，每一個共價鍵中Si的貢獻為

1

2

，則平均1個Si原子形成2個共價鍵，所以晶體硅中硅原子與共價鍵的個數比為1：2，故答案為：6；1：2；
（4）二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的定點和面心位置，則晶胞中含有二氧化碳的分子數為8×

1

8

+6×

1

2

=4，二氧化碳的分子結構為O=C=C，每個分子中含有2個σ鍵和
2個π鍵，所以σ鍵與π鍵的個數比為1：1，故答案為：4；1：1；
（5）丙烷分子中2號碳原子形成4個σ鍵，無孤電子對，所以雜化方式是sp³，丙烯分子中2號碳原子碳原子形成3個σ鍵，無孤電子對，所以雜化方式是sp²，
丙烯中含有乙烯的結構特點，和雙鍵共平面的原子共有6個原子，甲基中含C-H鍵，原子圍繞著σ鍵旋轉，則最多有1個原子和其它6個原子共平面，即丙烯分子中最多有7個原子共平面，故答案為：sp³；sp²；7．

點評：本題考查較為綜合，涉及電子排布式的書寫、晶胞的結構、雜化類型的判斷以及有機結構的分析，題目較難，注意把握相關知識思路的整理和積累．