题目

碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题： （1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用            形象化描述。在基态原子中，核外存在       对自旋相反的电子。 （2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是              。 （3）CS2分子中，共价键的类型有              ，C原子的杂化轨道类型是        ，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子                。 （4）CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于      晶体。 （5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：                  石墨烯晶体                           金刚石晶体 ①在石墨烯晶体中，每个C原子连接      个六元环，每个六元环占有    个C原子。 ②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接    个六元环，六元环中最多有    个C原子在同一平面。 答案：【答案】（1）电子云   2 （2）C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构 （3）σ键和π键    sp     CO2、SCN- （4）分子 （5）①3    2 ②12    4 【解析】（1）电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布的形象化的描述；C原子的核外有6个电子，电子排布为1s22s22p2，其中1s、2s上的2对电子的自旋方向相反，而2p轨道的电子的自旋方向相同； （2）在原子结构中，最外层电子小于4个的原子易失去电子，而C原子的最外层是4个电子，且C原子的半径较小，则难以通过得或失电子达到稳定结构，所以主要通过共用电子对即形成共价键的方式来达到稳定结构； （3）CS2分子中，C与S原子形成双键，每个双键都是含有1个σ键和1个π键，分子空间构型为直线型，则含有的共价键类型为σ键和π键；C原子的最外层形成2个σ键，无孤对电子，所以为sp杂化；O与S同主族，所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2；与二氧化碳互为等电子体的离子有SCN-，所以SCN-的空间构型与键合方式与CS2相同；   单键构成的六元环，有船式和椅式两种构象。船式构象的船底四个原子是共面的；椅式构象中座板部分的四个原子是共面的。所以六元环中最多有4个C原子共面（原解：根据数学知识，3个C原子可形成一个平面，而每个C原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个C原子共面。） 【考点定位】考查物质结构与性质的应用、化学键类型的判断、晶胞的计算；试题难度为较难等级。 【名师点晴】（5）问中的晶体结构，石墨烯晶体相对简单，使用均分法即可得解。金刚石晶体结构复杂，这里说明一下。大家看一下晶体结构示意图（我找了一幅图并处理了一下），有些图形信息在局部图形中看不到： 选定一个目标碳原子（图中箭头所指），注意到这个碳原子有四个共价键呈四面体伸展，两两组合成六个角。按理说六个角只对应六个六元环，但大家仔细看右图，红、蓝两色的六元环共同一个夹角。故可推知：每个碳原子连接有2×6=12个六元环。 右图晶体结构中可以分离出一个小结构（下图左），可以观察其中某一个六元环（下图右）。注意到六元环虽不是平面结构，但它是由三组平行线构成。任取一组平行线，可以确定四个原子共面。

查看本题答案和解析