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___________；

（2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是___________；

（3）C₂H₂ 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C₂H₂ 具有相同空间构型含碳无机物分子的分子式___________；

( 4 )CO 能与金属Fe、Ni 分别形成Fe(CO)₅、Ni(CO)₄，Fe(CO)₅ 中Fe 元素的原子核外电子排布为______，Ni(CO)₄ 是无色液体，沸点42.1℃，熔点-19.3℃，难溶于水，易溶于有机溶剂推测Ni(CO)₄ 是___________晶体。

（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

（1）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结构；

（3）σ键、π键；sp；CO2；

（4）1s22s22p63s23p63d64s2；分子；

（5）①3；2；②12；4

【解析】

试题分析：（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，故答案为：电子云；

（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）乙炔的结构式为H-C≡C-H，C2H2中存在C≡C，则既有σ键又有π键，分子中C原子形成2个σ键，孤对电子数为×（4−2×2）=0，则为sp杂化，为直线形结构；CO2分子中价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=2+（4-2×2）=2，所以二氧化碳是直线型结构，二氧化碳属于无机物，故答案为：σ键、π键；sp；CO2；

（4）铁元素的质子数为26，核外各电子层电子数为2、8、14、2，其原子基态时的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，分子晶体的熔沸点较低，四羰基镍熔点-19.3℃，沸点42.1℃，所以该物质为分子晶体，故答案为：1s22s22p63s23p63d64s2；分子；

（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×=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。

【考点定位】考查原子轨道杂化方式及杂化类型判断；晶胞的计算

【名师点晴】本题主要考查物质结构和性质，侧重考查学生空间想象能力、知识运用能力，涉及原子核外电子排布、晶胞计算等知识点，综合性较强，采用均摊法、价层电子对互斥理论等理论分析解答。中心原子电子对计算公式：价电子对数n=（中心原子的价电子数+配位原子的价电子数×m±电荷数）。注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。