Question

【題目】碳及其化合物廣泛存在于自然界中。回答下列問題：

（1）在基態14C原子中，核外存在______對自旋相反的電子。

（2）碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是__________。

（3）CS2分子中，共價鍵的類型有________，C原子的雜化軌道類型是______，寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子_______。

（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_____個六元環，每個六元環占有___個C原子。

②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環也為六元環，每個C原子連接_____個六元環，六元環中最多有______個C原子在同一平面。

Answer 1

【答案】2 C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達到穩定電子結構 σ鍵和π鍵 sp CO2、SCN-(或COS等，) 3 2 12 4

【解析】

（1）根據同一軌道的2兩個電子自旋方向相反判斷；

（2）共價鍵為原子之間以共用電子對成鍵，碳原子有4個價電子，且半徑較小，反應中難以失去或得到電子；

（3）CS2分子的結構式為S=C=S，含有σ鍵和π鍵；結合σ鍵和孤對電子數判斷價層電子對數，以此判斷雜化類型；根據等電子體進行判斷；

（4）石墨晶體中最小的環為六元環，每個碳原子形成3個C-C鍵，每個C-C鍵被2個碳原子共用；在金剛石晶體中，每個C原子與周圍的4個碳原子形成四個碳碳單鍵，最小的環為六元環，每個單鍵為三個環共有。

（1）基態C原子核外電子排布式為1s22s22p2，軌道排布式為：，則在基態14C原子中，核外存在2對自旋相反的電子；

（2）共價鍵為原子之間以共用電子對成鍵，碳原子有4個價電子，且半徑較小，反應中難以失去或得到電子，故碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主；

故答案為：C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達到穩定電子結構；

（3）CS2分子的結構式為S=C=S，含有σ鍵和π鍵，CS2分子中C原子形成2個σ鍵，孤對電子數為=0，則C為sp雜化；

O與S同主族，所以與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子為CO2或COS等；與CO2互為等電子體的離子有SCN-，所以SCN-的空間構型與CS2鍵合方式與相同；

（4）①石墨晶體中最小的環為六元環，每個碳原子形成3個C-C鍵，則每個C原子連接 3個六元環，每個六元環占有的C原子數為6×=2；

②在金剛石晶體中，每個C原子與周圍的4個碳原子形成四個碳碳單鍵，最小的環為六元環，每個單鍵為三個環共有，則每個C原子連接43=12個六元環，晶胞中共平面的原子如圖，共4個。