Question

【题目】碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：

（1）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）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

【答案】2 C有4个价电子且半径小，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-(或COS等，) 3 2 12 4

【解析】

（1）根据同一轨道的2两个电子自旋方向相反判断；

（2）共价键为原子之间以共用电子对成键，碳原子有4个价电子，且半径较小，反应中难以失去或得到电子；

（3）CS2分子的结构式为S=C=S，含有σ键和π键；结合σ键和孤对电子数判断价层电子对数，以此判断杂化类型；根据等电子体进行判断；

（4）石墨晶体中最小的环为六元环，每个碳原子形成3个C-C键，每个C-C键被2个碳原子共用；在金刚石晶体中，每个C原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为六元环，每个单键为三个环共有。

（1）基态C原子核外电子排布式为1s22s22p2，轨道排布式为：，则在基态14C原子中，核外存在2对自旋相反的电子；

（2）共价键为原子之间以共用电子对成键，碳原子有4个价电子，且半径较小，反应中难以失去或得到电子，故碳在形成化合物时，其键型以共价键为主；

故答案为：C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构；

（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σ键，孤对电子数为=0，则C为sp杂化；

O与S同主族，所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2或COS等；与CO2互为等电子体的离子有SCN-，所以SCN-的空间构型与CS2键合方式与相同；

（4）①石墨晶体中最小的环为六元环，每个碳原子形成3个C-C键，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；

②在金刚石晶体中，每个C原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为六元环，每个单键为三个环共有，则每个C原子连接43=12个六元环，晶胞中共平面的原子如图，共4个。