Question

很多非金属元素是地球上组成生命的基本元素，特别是碳元素、氧元素与其它元素结合成不计其数的无机物和有机化合物，构成了丰富多彩的世界。请回答下列问题：

（1）基态碳原子最外层有______种空间运动状态不同的电子，其价电子排布图（即价电子轨道表示式）为______。

（2）写出COS的电子式：_______，中心原子的杂化轨道类型为_______杂化，写出与COS互为等电子体的粒子化学式（分子与离子各一种）：________、_______。

（3）碳酸盐在一定温度下会发生分解，实验证明碳酸盐的阳离子不同，分解温度不同，如下表所示：

试从生成物角度分析为什么随着阳离子半径的增大，碳酸盐的分解温度逐步升高？___________。

（4）碳的一种同素异形体—C₆₀，又名足球烯，是一种高度对称的球碳分子（C₆₀分子结构和C₆₀晶体的晶胞结构如下图所示）。立方烷(分子式：C₈H₈，结构是立方体：)是比C₆₀约早20年合成出的一种对称型烃类分子，而现如今已合成出一种立方烷与C₆₀的复合型分子晶体，立方烷分子填充在原C₆₀晶体的分子间空隙中。则该复合型分子晶体中组成的C₈H₈与C₆₀分子个数比为__________。

（5）碳的另一种同素异形体——石墨，其晶体结构如图所示，虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞含碳原子个数为________个。

Answer

4 sp CO2 NO2+ 阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，与氧离子形成的离子键更强，对应的碳酸盐就越容易分解 1︰1 4

【解析】

碳是地球上组成生命的基本元素之一，可以sp3、sp2和sp杂化轨道成共价键，具有很强的结合能力，本题考查了一些含碳化合物的性质。

（1）原子核外没有运动状态相同的电子，最外层有4个电子，即最外层有4种运动状态不同的电子，碳原子价电子排布式为2s22p2，其价电子排布图；

（2）COS中最外层有4个电子，分别与O原子、S原子形成2对共用电子对，COS的电子式，COS中C原子价层电子对个数=2+(4-2×2)=2，C原子采取sp杂化，COS含3个原子，价电子总数为4+6+6=16，举例：分子为CO2，离子为NO2+；

（3）碳酸盐分解的本质是晶体中阳离子结合CO32-中的氧离子，使碳酸根分解为CO2的过程，当阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子的能力越强，对应的碳酸盐就越容易分解；

（4）晶胞中C60按8顶点、6面心分布，则每个晶胞中C60数目为8×+6×=4，立方烷填充在原C60晶体的分子间空隙中，按12棱、1体心分布，每个晶胞中立方烷数目为12×+1=4，故C8H8与C60分子个数比为1：1；

（5）由图可知，石墨晶胞结构为，晶胞中碳原子数目为1+2×+4×+8×=4，则石墨晶胞含碳原子个数为4个。