Question

【化学——选修3：物质结构与性质】（15分）

碳族元素C、Si、Ge的单质及其化合物在材料、医药等方面有重要的应用。请回答下列问题。

（1）Ge原子核外电子排布式为________________________。

（2）C元素的三种单质的晶体结构如图。

①金刚石晶体中碳原子与碳碳键的个数比为______；石墨晶体中碳原子的杂化类型为__________。

②石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单层碳原子组成的二维晶体，每个碳原子提供一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动。将氢气加入到石墨烯中可制得一种新材料石墨烷。下列判断错误的是_______.

A．石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体

B．石墨烯是一种强度很高的材料

C．石墨烯与石墨烷均为高分子化合物

D．石墨烯与H2制得石墨烷的反应属于加成反应

（3）碳元素的电负性比硅元素_______(填“大”或“小”)。CO2分子中碳氧原子之间化学键的成键方式为_________________。

（4）CO可以和很多金属形成配合物，如Ni(CO)4。

①其中Ni与CO之间的键型为_______。Ni(CO)4常温下为液态，易溶于CCl４、苯等有机溶剂，则固态Ni(CO)4属于________晶体。

②与配体CO互为等电子体的阴离子有________(任写一种)。NH3也可作为很多配合物的配体。其中N原子的杂化类型为_____________。若配离子[Ni(NH3)6]2-为正八面体结构，则[Ni(CO)2（NH3)4]2+的结构有____________种。

Answer 1

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p2 ；（2）①1:2，sp2；②C；（3）大，σ键和π键 ；（4）①配位键，分子；②CN— 或 C22－，sp3 ，2。

【解析】

试题分析：（1）Ge属于第四周期ⅣA族，原子结构排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2 ；（2）①金刚石中1个碳原子形成4个共价键，利用均摊法，1个碳原子有2个共价键，碳原子与碳碳键的个数比1：2，石墨中一个碳形成了3个δ键，剩下的1对电子参与了π键的形成，石墨中碳的价层电子对数为3，属于sp2杂化，也可以从石墨中的碳形成平面六元并环结构，sp2杂化形成的是平面结构，即石墨中的碳是sp2杂化；②A、题干中“π电子可以自由移动”，也就是说石墨烯中有自由移动的电子，说明石墨烯能够导电，说法正确；B、石墨烯由单层碳原子组成的二维晶体，使得其具有高强度，说法正确；C、石墨烯有碳原子组成，不是化合物，说法错误；D、石墨烯和氢气反应，破坏π键，使两个氢原子加到两个碳原子上，属于加成反应，说法正确，符合题意的是选项C；（3）根据电负性的规律，同主族从上到下电负性减弱，碳的电负性大于硅的电负性，两个成键原子间只能形成一个δ键，双键中一个δ键一个π键，叁键中一个δ键两个π键，CO2的结构简式：O=C=O，碳氧键有δ键和π键；（4）①Ni提供空轨道，CO提供孤电子对，它们形成的是配位键，常温下为液态说明熔沸点低，又易溶于有机溶剂，体现了分子晶体的特点，固态Ni(CO)4属于分子晶体；②等电子体：原子总数相等、价电子数相同，CO有2个原子、10个价电子，所以与CO互为等电子体的是：N2、CN－、C22－、NO＋，等电子体且为阴离子是CN－、C22－，任选一个；NH3中的N有3个δ键，孤对电子=1/2(5－3)=1，价层电子对数为4，所以杂化类型为sp3 ，，有两个CO替代NH3的位置，两个CO邻位，两个CO对位，有2种结构。

考点：考查核外电子排布式的写法、杂化类型的判断、等电子体、σ键和π键的相关内容。

考点分析： 考点1：物质的结构与性质 试题属性

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