Question

14．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電子云形象化描述；在基態(tài)¹⁴C原子中，核外存在2對自旋相反的電子．
（2）CS₂分子中，共價鍵的類型有σ鍵和Π鍵．
（3）CO能與金屬Fe形成Fe（CO）₅，該化合物熔點為253K，沸點為376K，其固體屬于分子晶體．
（4）碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結構如圖所示：

 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)．

Answer 1

分析 （1）電子云表示電子在原子核外出現(xiàn)機會的多少；在基態(tài)¹⁴C原子中，有2對成對電子，成對電子中兩個電子自旋方向相反；    
（2）CS₂分子結構式為S=C=S，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵、一個是Π鍵；
（3）分子晶體的熔沸點較低；
（4）①每個六元環(huán)只有C原子個數=$\frac{1}{3}×6$；
②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個C原子連接4個碳原子，連接的4個C原子中每個C原子形成3個六元環(huán)．

解答 解：（1）電子云表示電子在原子核外出現(xiàn)機會的多少；在基態(tài)¹⁴C原子中，有2對成對電子，成對電子中兩個電子自旋方向相反，所以在基態(tài)¹⁴C原子中，存在兩對自旋方向相反的電子，故答案為：電子云；2；    
（2）CS₂分子結構式為S=C=S，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵、一個是Π鍵，所以在二硫化碳中存在σ鍵和Π鍵，故答案為：σ鍵和Π鍵；
（3）分子晶體的熔沸點較低，該化合物熔點為253K，沸點為376K，所以屬于分子晶體，故答案為：分子；
（4）①每個六元環(huán)只有C原子個數=$\frac{1}{3}×6$=2，故答案為：2；
②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個C原子連接4個碳原子，連接的4個C原子中每個C原子形成3個六元環(huán)，所以金剛石晶體中每個C原子能形成12個六元環(huán)，故答案為：12．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及金剛石結構、晶體類型判斷、化學鍵、原子核外電子排布等知識點，側重考查學生分析判斷及空間想象能力，難點是（4）中②，熟悉金剛石結構特點即可解答，題目難度中等．