Question

11．碳族元素的單質(zhì)及其化合物是一類(lèi)重要物質(zhì)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）鍺（Ge）是用途很廣的半導(dǎo)體材料，其基態(tài)電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s²4p²．
（2）乙烯（C₂H₄）分子中六個(gè)原子在同一平面上，分子中碳原子的軌道雜化方式為sp²．
（3）合成氮化碳是一種硬度比金剛石還大的晶體，氮化碳的晶體類(lèi)型為原子晶體，該晶體中微粒間的作用力是共價(jià)鍵．
（4）可燃冰8CH₄•46H₂O是待開(kāi)發(fā)的理想燃料，結(jié)構(gòu)為籠狀，其中能形成的氫鍵有1種．
（5）CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，O₂²⁺的電子式可表示為．
（6）CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)（如圖1示）與NaCl晶體（如圖2示）相似，但CaC₂晶體中啞鈴形C₂^2-的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)．CaC₂晶體中1個(gè)Ca²⁺周?chē)�距離最近的C₂^2-數(shù)目為4．
圖2中白色球表示Na⁺，則圖中Na⁺的堆積方式為面心立方最密堆積．

Answer 1

分析 （1）Ge是32號(hào)元素，核外電子數(shù)為32，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）乙烯（C₂H₄）分子每個(gè)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化方式；
（3）原子晶體硬度較大，原子晶體中微粒間的作用力是共價(jià)鍵；
（4）可燃冰中只有水分子之間能形成氫鍵；
（5）等電子體的結(jié)構(gòu)相似，故O₂²⁺的電子式與C₂^2-的電子式相似；
（6）以最中心鈣離子為例，Ca²⁺周?chē)�距離最近且等距離的C₂^2-分布在這個(gè)鈣離子同一層的正方形的棱邊的中點(diǎn)上，由于晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，所以上底面面心上和下底面面心上的兩個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離大于同一層上的4個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離；
圖2中白色球表示Na⁺，圖中Na⁺位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)、6個(gè)面上．

解答 解：（1）Ge是32號(hào)元素，核外電子數(shù)為32，基態(tài)原子核外電子排布式為：[Ar]3d¹⁰4s²4p²，
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s²4p²；
（2）乙烯（C₂H₄）分子每個(gè)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化方式為sp²，故答案為：sp²；
（3）氮化碳的硬度較大，說(shuō)明氮化碳為原子晶體，氮化碳中存在共價(jià)鍵，
故答案為：原子晶體；共價(jià)鍵；
（4）可燃冰中只有水分子之間能形成氫鍵，所以只能形成一種氫鍵，
故答案為：1；
（5）根據(jù)等電子體原理可知，O₂²⁺的電子式 ，故答案為：；
（6）以最中心鈣離子為例，Ca²⁺周?chē)�距離最近且等距離的C₂^2-分布在這個(gè)鈣離子同一層的正方形的棱邊的中點(diǎn)上，由于晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，所以上底面面心上和下底面面心上的兩個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離大于同一層上的4個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離，所以1個(gè)Ca²⁺周?chē)�距離最近的C₂^2-有4個(gè)，圖2中白色球表示Na⁺，圖中Na⁺位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)、6個(gè)面上，屬于面心立方最密堆積，
故答案為：4；面心立方最密堆積．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、電子式書(shū)寫(xiě)、氫鍵、原子雜化等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)及空間想象能力，掌握晶胞計(jì)算方法、價(jià)層電子對(duì)互斥理論，題目難度不大．