Question

碳元素在自然界中分布很廣，在地殼中其豐富程度位列第14位，遠(yuǎn)低于氧、硅、鋁、鐵等元素．但是，碳卻是存在形式最復(fù)雜的元素，如煤、石油、天然氣、動(dòng)植物體、石灰石、白云石、二氧化碳等．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)碳原子的電子排布式為

 

．
（2）在CO₂分子中，碳原子采用

 

雜化軌道與氧原子成鍵．
（3）COCl₂俗稱光氣，分子中C原子采取sp²雜化成鍵，應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論，預(yù)測(cè)COCl₂分子的空間構(gòu)型為

 

．
（4）碳和氮在周期表是相鄰元素，氮的氫化物（NH₃）在水中的溶解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳的氫化物（CH₄），原因是

 

．
（5）CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似，但CaC₂晶體中啞鈴C₂^2-的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)（如圖）．在CaC₂晶體中離C₂^2-最近的Ca ²⁺的數(shù)目是

 

．CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，O₂²⁺的電子式可表示為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）基態(tài)C原子核外有6個(gè)電子，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）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定C原子雜化方式；
（3）C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，據(jù)此判斷其空間構(gòu)型；
（4）氫鍵的存在導(dǎo)致氫化物溶解性增大；
（5）CaC₂晶體中啞鈴C₂^2-的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，所以CaC₂晶體中離C₂^2-最近的Ca ²⁺的數(shù)目是4；等電子體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，根據(jù)C₂^2-的結(jié)構(gòu)書(shū)寫(xiě)O₂²⁺的電子式．

解答： 解：（1）基態(tài)C原子核外有6個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知C元素基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，故答案為：1s²2s²2p²；
（2）二氧化碳分子中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp雜化，故答案為：sp；
（3）C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為平面三角形，故答案為：平面三角形；
（4）氨氣分子和水分子之間能形成氫鍵，甲烷和水分子之間不能形成氫鍵，氫鍵的存在導(dǎo)致氫化物溶解性增大，所以氨氣溶解性大于甲烷，故答案為：氨氣分子和水分子之間能形成氫鍵，甲烷和水分子之間不能形成氫鍵；
（5）CaC₂晶體中啞鈴C₂^2-的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，所以CaC₂晶體中離C₂^2-最近的Ca ²⁺的數(shù)目是4；等電子體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，根據(jù)C₂^2-的結(jié)構(gòu)知O₂²⁺的電子式為，故答案為：4；．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)、微�？臻g構(gòu)型判斷等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)等電子體特點(diǎn)、晶胞、價(jià)層電子對(duì)互斥理論等知識(shí)點(diǎn)分析解答即可，注意（5）中的計(jì)算，因?yàn)樵摼О�不是正方體而使長(zhǎng)方體，導(dǎo)致離C₂^2-最近的Ca ²⁺的數(shù)目是4而不是6，為易錯(cuò)點(diǎn)．