题目内容
A、B、C是原子序数依次递增的短周期元素，A元素原子的电子总数等于其基态电子层数，B元素原子的价电子结构为nsnnpn，C元素的第一电离能在同族元素中最大，并且高于同周期左右相邻的元素，但其单质的熔点却低于同周期左右相邻元素的单质，D的价电子结构为3d64s2。请回答：
（1）D元素较稳定的化合价是 。
（2）C与A形成的最简单分子是 分子（填：“极性”或“非极性”），该分子再与A＋元素结合成离子时，ACA键的键角发生改变，其原因是
（3）在烃中，若要求所有的原子都有可能在同一个平面中，则对碳原子成键轨道的要求是：
（4）在金刚石晶体的一个晶胞（如图1）中，含有 个碳原子。在二氧化硅晶体的一个晶胞中，含有 个化学键。原子晶体能否形成最密堆积结构，原因是
（5）铁晶体的晶胞结构（如图2）：若铁原子的半径是r cm，则铁的密度是 。
（1）＋3；（2）极性，NH3中有一对孤对电子，它对成键电子的排斥作用强于成键电子之间的排斥作用，当孤对电子与H＋结合形成配位键形成NH4＋后，孤对电子成为成键电子，四个键等同，斥力也等同。所以HNH键的键角就由107°转变为109°28’。
（3）不能有sp3杂化轨道（或只能有sp和sp2杂化轨道）
（4）18 32 原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键，所以原子晶体就不能形成配位数是12的最密堆积结构。
（5） g/cm3
解析:
“电子总数等于其基态电子层数”只有一种情况，就是氢原子。因为氢原子在激发态时电子处于2s轨道，电子排布式为：2s1，所以，用“基态”更科学一些。“nsnnpn”看起来好象都是未知数，但最大容量原理、构造原理告诉我们，s轨道最多只能容纳2个电子，因为p轨道有电子，所以s轨道全充满，n——2。“C的第一电离能高于周周期左右相邻的元素”，这说明它是半充满结构（不是全充满），在短周期中有四种情况：Be、N、Mg、P，“其单质的熔点却低于同周期左右相邻元素的单质”，这一情况只有说明可能是Be、N或P。因为Mg与铝都是金属晶体，铝离子的半径小但电荷高，金属键强度高于镁，所以。铝熔点高于镁。而N2晶体属于分子晶体，熔点明显低于属于原子晶体的金刚石，也低于相对分子质量高于它的O2；P和Be的熔点不清楚，也不清楚相邻元素B和S的晶体类型和熔点，所以无法判断。但“C元素的第一电离能在同族元素中最大”告诉我们C元素是第二周期的元素――氮。
（1）3d64s2转化为更稳定的半充满结构3d5，失3个电子，所以＋3价稳定。D就是铁，符合铁的性质。
（2）NH3 是三角锥形，所以是极性分子；NH3中有一对孤对电子
，它对成键电子的排斥作用强于成键电子之间的排斥作用，所以，虽然在NH3 中N原子是sp3杂化，但HNH键的键角为107°，小于109°28’，但NH3 中的孤对电子与有空轨道的H＋通过配位键结合形成
后，由于NH4＋中没有了孤对电子，四条键完全等同，所以排斥作用等同，键角恢复到109°28’。
（3）由于在已知的碳原子的价电子为2s22p2，所以碳的杂化方式只能是s轨道和p轨道杂化。其中sp和sp2杂化分别是直线型和平面型的，符合试题要求，但sp3轨道呈正四面体型，所以，当所有原子在一个平面中时，碳原子就不能呈sp3杂化，不能有sp3杂化轨道。
（4）金刚石的晶体结构在考试说明中明确要求。应该背过。在金刚石晶体的一个晶胞中共有18个原子。 其中八个顶点上各有一个，共8个；六个面上各有一个，共6个；晶胞中有4个。这样，每个晶胞中含有原子数为：
8×＋6×＋4——8个。
硅晶体与金刚石晶体晶体结构相同，SiO2晶体可看成是在硅晶体的Si－Si键之间插上了一个O原子。关于SiO2晶体结构也是考试说明中明确规定必须记住的。
在SiO2晶体中，从化学式可以看出，氧原子数目是硅原子数目的2倍，所以，在一个晶胞中，含有氧原子数——8×2——16。共有原子：8×3——24个。
在SiO2晶体中，每个硅原子形成4条键，但只占每条键的；每个氧原子形成2条键，但只占每条键的。所以在一个SiO2晶胞中所含的化学键数目：8×4×＋16×2×——16＋16——32。这是正规的解法，不按照结构原理来分析和解决问题的方法，是正解。正解的依据就是计算晶胞中原子数目的均摊法。均摊原理是晶体分析的一个重要方法，希望分析问题能从均摊原理着手。
也可以从SiO2晶体的平面图看：
，每个硅原子能形成4条键（从图上看，氧原子就没有键了），共形成8×4——32条键。但这种解法总是因物质的结构而异，建议用正解。
原子晶体不能形成最密堆积结构。因为最密堆积结构要求达到配位数是12。而原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键，所以原子晶体就不能形成配位数是12的最密堆积结构。实际上不仅是原子晶体，凡是结合力具有方向性和饱和性的，都不能形成最密堆积结构。如冰，水分子之间经氢键结合，所以，冰的密度比水大；而干冰，则是以分子间作用力结合，就是最密堆积结构；O2的晶体也是最密堆积结构。
（5）铁晶体的晶胞结构如图。要注意的是它是体心立方。体心立方结构的
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特点是：8个在顶点上的原子都不相互接触，但都与位于正立方体中心的原子接
触，从几何图形上说就是相切。因此当晶胞左上方的两个原子（①②）为一上边，
以右下方的两个原子（③④）为下边，切过中心原子（⑤）可得一倾斜的平面，
平面图为：
，如果画一个立方体图就是
，对角上的两个原子核间的距离是原子半径的4倍。根据勾股定理可以推算出，对正立方立方体对角线
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的长度是边长的倍。六个面上的对角线的长度是边长的倍。
由此可得，铁晶胞的对角线a——4r，边长a ——r，
铁晶胞的体积——（r）3——r3cm3。
在一个铁晶胞中，有两个铁原子，其质量为：g，
所以，铁晶体的密度——g／r3cm3—— g/cm3。
在这里要说的是，晶体密度的计算一般只要求到简单立方、面心立方（铜型）和体心立方（钾型）。
容易出的错误是学生往往把体心立方当成面心立方来计算。把图当成是六个面中一个面的情况，这一点会导致全盘皆输。
空间利用率一般不要求计算，只要求记住就行了。空间利用率与晶体中原子的种类无关，任何晶体，只要晶型相同，无论粒子种类如何，空间利用率都是相同的，结果就是52％、68％、74％。
