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電子數最多的，甲元素有多種同素異形體，其中一種能導電．
（1）寫出甲元素基態原子的電子排布式

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，其化學式為

C₃N₄

，估計合成這種物質必需的條件是

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（其晶胞結構如圖，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）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，其中一種能導電，甲元素為C元素，乙元素未成對p電子數最多，p電子數為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，質子數為6，根據核外電子排布規律書寫基態原子的電子排布式．
當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，融化需破壞化學鍵，合成這種物質需高溫高壓．
根據C原子、N原子的最外層電子數，利用8電子穩定結構，判斷原子成鍵，據此確定化學式；
Ⅱ．根據冰晶胞結構利用均攤法計算；
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，質子數為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，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分別為4、5，形成8電子穩定結構，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原子個數比為3：4，化學式為C₃N₄，
C₃N₄屬于原子晶體，，合成這種物質需高溫高壓，融化需破壞化學鍵，即破壞共價鍵．
故答案為：原子；C₃N₄；高溫高壓；共價鍵；
Ⅱ．冰晶胞結構圖中空心球，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，理解常見晶胞的結構．