Question

12．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形象化描述電子云．
（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）C₂H₂ 分子中，共價鍵的類型有σ鍵、π鍵，C 原子的雜化軌道類型是SP，寫出兩個與C₂H₂ 具有相
同空間構(gòu)型含碳無機物分子的分子式CO₂．
（ 4 ）CO 能與金屬Fe、Ni 分別形成Fe（CO）₅、Ni（CO）₄，F(xiàn)e（CO）₅ 中Fe 元素的原子核外電子排布
為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Ni（CO）₄ 是無色液體，沸點42.1℃，熔點-19.3℃，難溶于水，易溶于有機溶劑推測Ni（CO）₄ 是分子晶體．
（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)，六元環(huán)中最
多有4個C 原子在同一平面．

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；
（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，反應中難以失去或得到電子；
（3）單鍵為σ鍵，雙鍵和三鍵中均含σ鍵、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；
（4）根據(jù)鐵元素的質(zhì)子數(shù)可知電子數(shù)為26，核外各電子層電子數(shù)為2、8、14、2，分子晶體的熔沸點較低；
（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化學健，每個C-C化學健被2個碳原子共用；
②在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中每個碳原子與周圍的4個碳原子形成四個碳碳單鍵，這5個碳原子形成的是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109⁰28，最小的環(huán)為6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，
故答案為：電子云；
（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，
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）乙炔的結(jié)構(gòu)式為H-C≡C-H，C₂H₂中存在C≡C，則既有σ鍵又有π鍵，分子中C原子形成2個σ鍵，孤對電子數(shù)為$\frac{4-2×2}{2}$=0，則為sp雜化，為直線形結(jié)構(gòu)；CO₂分子中價層電子對=σ 鍵電子對+中心原子上的孤電子對=2+$\frac{1}{2}$（4-2×2）=2，所以二氧化碳是直線型結(jié)構(gòu)，二氧化碳屬于無機物，
故答案為：σ鍵、π鍵；sp；CO₂；
（4）鐵元素的質(zhì)子數(shù)為26，核外各電子層電子數(shù)為2、8、14、2，其原子基態(tài)時的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，分子晶體的熔沸點較低，四羰基鎳熔點-19.3℃，沸點42.1℃，所以該物質(zhì)為分子晶體，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；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在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)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(huán)為6元環(huán)，每個單鍵為3個環(huán)共有，則每個C原子連接4×3=12個六元環(huán)，晶胞中共平面的原子如圖，共4個，
故答案為：12；4．

點評 本題主要考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，側(cè)重考查學生空間想象能力、知識運用能力，涉及原子核外電子排布、晶胞計算等知識點，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．