Question

碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：

(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_______形象化描述。在基态¹⁴C原子中，核外存在_______对自旋相反的电子。

(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_______。

(3)CS₂分子中，共价键的类型有___，C原子的杂化轨道类型是____，写出两个与CS₂具有相同空间构型和键合形式的分子或离子___。

(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)₅，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于__晶体，1mol Fe(CO)₅有σ键__N_A

(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接___个六元环，每个六元环占有___个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接__个六元环，六元环中最多有___个C原子在同一平面。

Answer

电子云 2 C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构 σ键和π键 sp CO2、SCN- 分子 10 3 2 12 4

【解析】

(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述，离核近的区域电子云密度较大，离核远的区域电子云密度较小，C原子核外电子排布为1s22s22p2，则在基态14C原子中，核外存在2对自旋相反的电子，

故答案为：电子云；2；

(2)共价键为原子之间以共用电子对成键，碳原子核外有4个电子，且元素的非金属性较弱，但半径较小，反应中难以失去或得到电子，

故答案为：C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结构；

(3)CS2分子的结构式为S＝C＝S，含有σ键和π键，CS2分子中C原子形成2个δ键，孤对电子数为＝0，则为sp杂化，

与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子为等电子体，应含有3个原子，价电子数为16，常见分子和离子有CO2、SCN−，

故答案为：σ键和π键；sp；CO2、SCN−；

(4)Fe(CO)5熔点为253K，沸点为376K，具有分子晶体的性质，则固体应为分子晶体；配合物Fe(CO)5的配离子中Fe原子和C原子之间有5个σ键，CO分子中C和O之间存在1个σ键，1个π键，1个配位键，因此4个CO有4个σ键，故1mol Fe(CO)5中含有10molσ键，故答案为：分子；10；

(5)①石墨晶体中最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C−C化学健，则每个C原子连接 3个六元环，每个六元环占有的C原子数为6×13＝2，故答案为：3；2；

②在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为6元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接4×3＝12个六元环，晶胞中共平面的原子如图，共4个，

故答案为：12；4。