Question

碳是形成化合物種類最多的元素．
（1）C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為

 

，碳的最簡單氣態(tài)氫化物中心原子的雜化類型為

 

．
（2）類肉素[（SCN）₂]的結構式為N≡C-S-S-C≡N．其分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比為

 

；該物質對應的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是

 

．
（3）位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對電子數(shù)相同的元素，其基態(tài)原子的價層電子排布式為

 

．
（4）碳化硅的結構與金剛石類似，其硬度僅次于金剛石，具有較強的耐磨性能，其晶胞結構如圖所示（其中?為碳原子，○為硅原子）．每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有

 

個；設晶胞邊長為a cm，密度為b g?cm^-3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為

 

（用含a、b的式子表示）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用

專題：

分析：（1）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于相鄰元素；碳的最簡單氣態(tài)氫化物為甲烷，根據(jù)碳原子價層電子對數(shù)判斷雜化方式；
（2）根據(jù)[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳、氮參鍵，異硫氰酸分子間可形成氫鍵；
（3）元素位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對電子數(shù)相同，C原子的電子排布為1s²2s²2p²，未成對電子數(shù)為2，則該元素為Ni；
（4）由碳化硅的晶胞可知，每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有4個，晶胞中Si為8×

1

8

+6×

1

2

=4，根據(jù)ρ=

4×(12+28) NA

V

可計算得N_A；

解答： 解：（1）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，所以C、N、O三種元素的第一電離能大小順序是N＞O＞C；碳的最簡單氣態(tài)氫化物為甲烷，甲烷中碳原子的價層電子對數(shù)為

4+4

2

=4，所以是sp3雜化，
故答案為：N＞O＞C；sp3；
（2）根據(jù)[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳、氮參鍵，所以分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比為（3+2）：4=5：4，由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸，
故答案為：5：4；異硫氰酸分子間可形成氫鍵而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；
（3）元素位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對電子數(shù)相同，C原子的電子排布為1s²2s²2p²，未成對電子數(shù)為2，則該元素為Ni，其基態(tài)原子的價層電子排布式為3d⁸4s²，
故答案為：3d⁸4s²；
（4）根據(jù)晶胞結構可知，每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有4個，每個晶胞中有4個碳原子和4個硅原子，（3）元素位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對電子數(shù)相同，C原子的電子排布為1s²2s²2p²，未成對電子數(shù)為2，則該元素為Ni，其基態(tài)原子的價層電子排布式為3d⁸4s²，故答案為：3d⁸4s²；
（4）由碳化硅的晶胞可知，每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有4個，晶胞中C為8×

1

8

+6×

1

2

=4，Si原子數(shù)為4，晶胞邊長為a cm，晶胞的體積為a³cm³，密度為b g?cm^-3，根據(jù)ρ=

4×(12+28) NA

V

可計算得N_A=

160

a3b

，
故答案為：4；

160

a3b

．

點評：本題考查知識點較多，為原子結構習題，涉及電子排布、共價鍵形成、氫鍵對物質性質的影響、晶體結構及其計算，（3）為解答的難點，題目難度中等．