Question

Ⅰ．甲、乙两种元素是同一短周期的相邻元素，乙元素的原子是同周期元素中未成对p电子数最多的，甲元素有多种同素异形体，其中一种能导电．
（1）写出甲元素基态原子的电子排布式

1s²2s²2p²

，乙元素的第一电离能比氧元素

小

（填“大”或“小”）．
（2）若由甲、乙两元素形成的一种化合物硬度比金刚石大，则该化合物属于

原子

晶体，其化学式为

C₃N₄

，估计合成这种物质必需的条件是

高温高压

，若要使其熔化，需破坏的作用力为

共价键

．
Ⅱ．冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位
于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内）类似．每个冰晶胞平均占有

8

个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是

C原子与O原子都为sp3杂化，冰中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键

．

Answer 1

分析：Ⅰ．甲乙为短周期元素，甲元素有多种同素异形体，其中一种能导电，甲元素为C元素，乙元素未成对p电子数最多，p电子数为3个电子，甲乙同周期相邻，所以乙为N元素．
（1）甲元素为C元素，质子数为6，根据核外电子排布规律书写基态原子的电子排布式．
当电子在轨道中处于半满、全满、全空时，能量更低，电离能高大．
（2）C原元素、N元素形成的化合物，硬度比金刚石大，属于原子晶体，融化需破坏化学键，合成这种物质需高温高压．
根据C原子、N原子的最外层电子数，利用8电子稳定结构，判断原子成键，据此确定化学式；
Ⅱ．根据冰晶胞结构利用均摊法计算；
冰晶胞中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键．

解答：解：Ⅰ（1）甲元素为C元素，质子数为6，核外电子排布为1s²2s²2p²，
乙元素为N元素，核外电子排布为1s²2s²2p³，2p电子有3个电子，处于半满状态，电子能量低，第一电离能比氧元素
小，故答案为：1s²2s²2p²；小；
（2）C原元素、N元素形成的化合物，硬度比金刚石大，属于原子晶体，
C原子、N原子的最外层电子数分别为4、5，形成8电子稳定结构，每个C原子与4个N原子成4个共价键，每个N原子与3个C原子成3个共价键，所以化合物中C原子与N原子个数比为3：4，化学式为C₃N₄，
C₃N₄属于原子晶体，，合成这种物质需高温高压，融化需破坏化学键，即破坏共价键．
故答案为：原子；C₃N₄；高温高压；共价键；
Ⅱ．冰晶胞结构图中空心球，实心球所示原皆为水分子，所以冰晶胞中含有水分子数为4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，
C原子与O原子都为sp3杂化，冰晶胞中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键．
故答案为：8； C原子与O原子都为sp3杂化，冰中存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键．

点评：题目综合性较大，涉及核外电子排布、电离能、晶体、晶胞计算等，难度中等，注意当电子在轨道中处于半满、全满、全空时，能量更低，理解常见晶胞的结构．