Question

11．碳族元素的單質(zhì)及其化合物是一類重要物質(zhì)．請回答下列問題：

（1）鍺（Ge）是用途很廣的半導(dǎo)體材料，其基態(tài)電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s²4p²．
（2）乙烯（C₂H₄）分子中六個原子在同一平面上，分子中碳原子的軌道雜化方式為sp²．
（3）合成氮化碳是一種硬度比金剛石還大的晶體，氮化碳的晶體類型為原子晶體，該晶體中微粒間的作用力是共價鍵．
（4）可燃冰8CH₄•46H₂O是待開發(fā)的理想燃料，結(jié)構(gòu)為籠狀，其中能形成的氫鍵有1種．
（5）CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，O₂²⁺的電子式可表示為．
（6）CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)（如圖1示）與NaCl晶體（如圖2示）相似，但CaC₂晶體中啞鈴形C₂^2-的存在，使晶胞沿一個方向拉長．CaC₂晶體中1個Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-數(shù)目為4．
圖2中白色球表示Na⁺，則圖中Na⁺的堆積方式為面心立方最密堆積．

Answer 1

分析 （1）Ge是32號元素，核外電子數(shù)為32，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）乙烯（C₂H₄）分子每個C原子價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷C原子雜化方式；
（3）原子晶體硬度較大，原子晶體中微粒間的作用力是共價鍵；
（4）可燃冰中只有水分子之間能形成氫鍵；
（5）等電子體的結(jié)構(gòu)相似，故O₂²⁺的電子式與C₂^2-的電子式相似；
（6）以最中心鈣離子為例，Ca²⁺周圍距離最近且等距離的C₂^2-分布在這個鈣離子同一層的正方形的棱邊的中點上，由于晶胞沿一個方向拉長，所以上底面面心上和下底面面心上的兩個C₂^2-與鈣離子的距離大于同一層上的4個C₂^2-與鈣離子的距離；
圖2中白色球表示Na⁺，圖中Na⁺位于晶胞的8個頂點、6個面上．

解答 解：（1）Ge是32號元素，核外電子數(shù)為32，基態(tài)原子核外電子排布式為：[Ar]3d¹⁰4s²4p²，
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s²4p²；
（2）乙烯（C₂H₄）分子每個C原子價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷C原子雜化方式為sp²，故答案為：sp²；
（3）氮化碳的硬度較大，說明氮化碳為原子晶體，氮化碳中存在共價鍵，
故答案為：原子晶體；共價鍵；
（4）可燃冰中只有水分子之間能形成氫鍵，所以只能形成一種氫鍵，
故答案為：1；
（5）根據(jù)等電子體原理可知，O₂²⁺的電子式 ，故答案為：；
（6）以最中心鈣離子為例，Ca²⁺周圍距離最近且等距離的C₂^2-分布在這個鈣離子同一層的正方形的棱邊的中點上，由于晶胞沿一個方向拉長，所以上底面面心上和下底面面心上的兩個C₂^2-與鈣離子的距離大于同一層上的4個C₂^2-與鈣離子的距離，所以1個Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-有4個，圖2中白色球表示Na⁺，圖中Na⁺位于晶胞的8個頂點、6個面上，屬于面心立方最密堆積，
故答案為：4；面心立方最密堆積．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，涉及晶胞計算、電子式書寫、氫鍵、原子雜化等知識點，側(cè)重考查學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識及空間想象能力，掌握晶胞計算方法、價層電子對互斥理論，題目難度不大．