Question

7．下面是C₆₀、金刚石和二氧化碳的分子模型．

请回答下列问题：
（1）硅与碳同主族，写出硅原子基态时的核外电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p²
（2）从晶体类型来看，C₆₀属于分子晶体．
（3）二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子．观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6；晶体硅中硅原子与共价键的个数比为1：2
（4）图丙是二氧化碳的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为14个．实际上一个二氧化碳晶胞中含有4个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为1：1．

Answer 1

分析 （1）硅的原子数序为14，根据能量最低原理书写电子排布式；
（2）C₆₀有固定的组成，不属于空间网状结构，以此判断晶体类型；
（3）根据金刚石最小的环为六元环判断二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，每2个Si原子之间有1个O原子判断O原子的数目；
（4）利用均摊法计算晶胞；根据二氧化碳的结构式判断共价键的类型和数目．

解答 解：（1）硅的原子数序为14，根据能量最低原理可知电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p²，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）C₆₀有固定的组成，不属于空间网状结构，熔沸点远低于金刚石等原子晶体的熔沸点，应为分子晶体，故答案为：分子；
（3）金刚石最小的环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，则Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6，二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子形成共价键，每一个共价键中Si的贡献为$\frac{1}{2}$，则平均1个Si原子形成2个共价键，所以晶体硅中硅原子与共价键的个数比为1：2，故答案为：6；1：2；
（4）二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的定点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，二氧化碳的分子结构为O=C=C，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1：1，
故答案为：4；1：1．

点评 本题考查较为综合，涉及电子排布式的书写、晶胞的结构、共价键类型的判断，题目难度中等，注意把握相关知识思路的整理和积累．