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）在基態(tài)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(gòu)型和鍵合形式的分子或離子_______。

（4）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_____個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有___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_____個六元環(huán)，六元環(huán)中最多有______個C原子在同一平面。

Answer 1

【答案】2 C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu) σ鍵和π鍵 sp CO2、SCN-(或COS等，) 3 2 12 4

【解析】

（1）根據(jù)同一軌道的2兩個電子自旋方向相反判斷；

（2）共價鍵為原子之間以共用電子對成鍵，碳原子有4個價電子，且半徑較小，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σ鍵和π鍵；結(jié)合σ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；根據(jù)等電子體進(jìn)行判斷；

（4）石墨晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子形成3個C-C鍵，每個C-C鍵被2個碳原子共用；在金剛石晶體中，每個C原子與周圍的4個碳原子形成四個碳碳單鍵，最小的環(huán)為六元環(huán)，每個單鍵為三個環(huán)共有。

（1）基態(tài)C原子核外電子排布式為1s22s22p2，軌道排布式為：，則在基態(tài)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，碳原子有4個價電子，且半徑較小，反應(yīng)中難以失去或得到電子，故碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主；

故答案為：C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)；

（3）CS2分子的結(jié)構(gòu)式為S=C=S，含有σ鍵和π鍵，CS2分子中C原子形成2個σ鍵，孤對電子數(shù)為=0，則C為sp雜化；

O與S同主族，所以與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子為CO2或COS等；與CO2互為等電子體的離子有SCN-，所以SCN-的空間構(gòu)型與CS2鍵合方式與相同；

（4）①石墨晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子形成3個C-C鍵，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×=2；

②在金剛石晶體中，每個C原子與周圍的4個碳原子形成四個碳碳單鍵，最小的環(huán)為六元環(huán)，每個單鍵為三個環(huán)共有，則每個C原子連接43=12個六元環(huán)，晶胞中共平面的原子如圖，共4個。