Question

化學(xué)--選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
下面是C₆₀、金剛石和二氧化碳的分子模型．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）硅與碳同主族，寫(xiě)出硅原子基態(tài)時(shí)的核外電子排布式：

1s²2s²2p⁶3s²3p²

（2）從晶體類型來(lái)看，C₆₀屬于

分子

晶體．
（3）二氧化硅結(jié)構(gòu)跟金剛石結(jié)構(gòu)相似，即二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子．觀察圖乙中金剛石的結(jié)構(gòu)，分析二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，Si、O原子形成的最小環(huán)上O原子的數(shù)目是

6

；晶體硅中硅原子與共價(jià)鍵的個(gè)數(shù)比為

1：2

（4）圖丙是二氧化碳的晶胞模型，圖中顯示出的二氧化碳分子數(shù)為14個(gè)．實(shí)際上一個(gè)二氧化碳晶胞中含有

4

個(gè)二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為

1：1

．
（5）有機(jī)化合物中碳原子的成鍵方式有多種，這也是有機(jī)化合物種類繁多的原因之一．丙烷分子中2號(hào)碳原子的雜化方式是

sp³

，丙烯分子中2號(hào)碳原子的雜化方式是

sp²

，丙烯分子中最多有

7

個(gè)原子共平面．

Answer 1

分析：（1）硅的原子數(shù)序?yàn)?4，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)電子排布式；
（2）C₆₀有固定的組成，不屬于空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以此判斷晶體類型；
（3）根據(jù)金剛石最小的環(huán)為六元環(huán)判斷二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，Si、O原子形成的最小環(huán)上應(yīng)有6個(gè)Si原子，每2個(gè)Si原子之間有1個(gè)O原子判斷O原子的數(shù)目；
（4）利用均攤法計(jì)算晶胞；根據(jù)二氧化碳的結(jié)構(gòu)式判斷共價(jià)鍵的類型和數(shù)目；
（5）通過(guò)價(jià)層電子對(duì)判斷原子的雜化類型，根據(jù)甲烷、乙烯的結(jié)構(gòu)特征判斷丙烯的空間結(jié)構(gòu)特征．

解答：解：（1）硅的原子數(shù)序?yàn)?4，根據(jù)能量最低原理可知電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）C₆₀有固定的組成，不屬于空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于金剛石等原子晶體的熔沸點(diǎn)，應(yīng)為分子晶體，故答案為：分子；
（3）金剛石最小的環(huán)為六元環(huán)，二氧化硅結(jié)構(gòu)跟金剛石結(jié)構(gòu)相似，Si、O原子形成的最小環(huán)上應(yīng)有6個(gè)Si原子，硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子，則Si、O原子形成的最小環(huán)上O原子的數(shù)目是6，二氧化硅晶體中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子形成共價(jià)鍵，每一個(gè)共價(jià)鍵中Si的貢獻(xiàn)為

1

2

，則平均1個(gè)Si原子形成2個(gè)共價(jià)鍵，所以晶體硅中硅原子與共價(jià)鍵的個(gè)數(shù)比為1：2，故答案為：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點(diǎn)和面心位置，則晶胞中含有二氧化碳的分子數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)為O=C=C，每個(gè)分子中含有2個(gè)σ鍵和
2個(gè)π鍵，所以σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為1：1，故答案為：4；1：1；
（5）丙烷分子中2號(hào)碳原子形成4個(gè)σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，所以雜化方式是sp³，丙烯分子中2號(hào)碳原子碳原子形成3個(gè)σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，所以雜化方式是sp²，
丙烯中含有乙烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，和雙鍵共平面的原子共有6個(gè)原子，甲基中含C-H鍵，原子圍繞著σ鍵旋轉(zhuǎn)，則最多有1個(gè)原子和其它6個(gè)原子共平面，即丙烯分子中最多有7個(gè)原子共平面，故答案為：sp³；sp²；7．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及電子排布式的書(shū)寫(xiě)、晶胞的結(jié)構(gòu)、雜化類型的判斷以及有機(jī)結(jié)構(gòu)的分析，題目較難，注意把握相關(guān)知識(shí)思路的整理和積累．