Question

Ⅰ．甲、乙兩種元素是同一短周期的相鄰元素，乙元素的原子是同周期元素中未成對p電子數(shù)最多的，甲元素有多種同素異形體，其中一種能導(dǎo)電．
（1）寫出甲元素基態(tài)原子的電子排布式

1s²2s²2p²

，乙元素的第一電離能比氧元素

小

（填“大”或“小”）．
（2）若由甲、乙兩元素形成的一種化合物硬度比金剛石大，則該化合物屬于

原子

晶體，其化學(xué)式為

C₃N₄

，估計合成這種物質(zhì)必需的條件是

高溫高壓

，若要使其熔化，需破壞的作用力為

共價鍵

．
Ⅱ．冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞（其晶胞結(jié)構(gòu)如圖，其中空心球所示原子位
于立方體的頂點或面心，實心球所示原子位于立方體內(nèi)）類似．每個冰晶胞平均占有

8

個水分子，冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同的原因是

C原子與O原子都為sp3雜化，冰中存在氫鍵，氫鍵具有方向性，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵

．

Answer 1

分析：Ⅰ．甲乙為短周期元素，甲元素有多種同素異形體，其中一種能導(dǎo)電，甲元素為C元素，乙元素未成對p電子數(shù)最多，p電子數(shù)為3個電子，甲乙同周期相鄰，所以乙為N元素．
（1）甲元素為C元素，質(zhì)子數(shù)為6，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫基態(tài)原子的電子排布式．
當(dāng)電子在軌道中處于半滿、全滿、全空時，能量更低，電離能高大．
（2）C原元素、N元素形成的化合物，硬度比金剛石大，屬于原子晶體，融化需破壞化學(xué)鍵，合成這種物質(zhì)需高溫高壓．
根據(jù)C原子、N原子的最外層電子數(shù)，利用8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，判斷原子成鍵，據(jù)此確定化學(xué)式；
Ⅱ．根據(jù)冰晶胞結(jié)構(gòu)利用均攤法計算；
冰晶胞中存在氫鍵，氫鍵具有方向性，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵．

解答：解：Ⅰ（1）甲元素為C元素，質(zhì)子數(shù)為6，核外電子排布為1s²2s²2p²，
乙元素為N元素，核外電子排布為1s²2s²2p³，2p電子有3個電子，處于半滿狀態(tài)，電子能量低，第一電離能比氧元素
小，故答案為：1s²2s²2p²；小；
（2）C原元素、N元素形成的化合物，硬度比金剛石大，屬于原子晶體，
C原子、N原子的最外層電子數(shù)分別為4、5，形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個C原子與4個N原子成4個共價鍵，每個N原子與3個C原子成3個共價鍵，所以化合物中C原子與N原子個數(shù)比為3：4，化學(xué)式為C₃N₄，
C₃N₄屬于原子晶體，，合成這種物質(zhì)需高溫高壓，融化需破壞化學(xué)鍵，即破壞共價鍵．
故答案為：原子；C₃N₄；高溫高壓；共價鍵；
Ⅱ．冰晶胞結(jié)構(gòu)圖中空心球，實心球所示原皆為水分子，所以冰晶胞中含有水分子數(shù)為4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，
C原子與O原子都為sp3雜化，冰晶胞中存在氫鍵，氫鍵具有方向性，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵．
故答案為：8； C原子與O原子都為sp3雜化，冰中存在氫鍵，氫鍵具有方向性，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵．

點評：題目綜合性較大，涉及核外電子排布、電離能、晶體、晶胞計算等，難度中等，注意當(dāng)電子在軌道中處于半滿、全滿、全空時，能量更低，理解常見晶胞的結(jié)構(gòu)．