Question

A．碳是形成化合物最多的元素，其单质与化合物广泛分布于自然界．
（1）金刚石晶体中碳原子的杂化方式为

sp³

．与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是

N原子2p轨道半充满，能量低

；
（2）CS₂是一种重要的有机溶剂，CS₂分子的空间构型为

直线形

；写出二价铁离子的核外电子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶（或[Ar]3d⁶）

；
（3）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，空心球和实心球表示相同的粒子，其中空心球位于立方体的顶点或面心，实心球位于立方体内）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似的原因是

水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键

．

Answer 1

分析：（1）根据价层电子对互斥理论确定其杂化类型，原子轨道中的电子处于全满、半满、全空时最稳定；      
（2）根据价层电子对互斥理论确定其VSEPR模型，去掉孤电子对即是其实际空间构型，根据构造原理书写亚铁离子核外电子排布式；
（3）利用均摊法确定每个冰晶胞含有的水分子个数，根据氧原子和碳原子的杂化方式分析．

解答：解：（1）金刚石中每个碳原子和4个碳原子以σ键相结合，且没有孤对电子，所以每个 碳原子的价层电子对是4，则碳原子采取sp³杂化，N原子的核外电子排布式为：1s²2s²2p³，O原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，2p轨道半充满的原子能量低，较稳定，所以与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，
故答案为：sp³；N原子2p轨道半充满，能量低；
（2）CS₂分子中价电子对=2+

1

2

(4-2×2)=2，且没有孤电子对，所以是直线型分子，亚铁离子核外有24个电子，由铁原子失去2电子变成亚铁离子时，失去的电子是最外层电子，所以亚铁离子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶（或[Ar]3d⁶），
故答案为：直线形；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶（或[Ar]3d⁶）；
（3）每个冰晶胞平均占有分子个数=4+

1

8

×8+

1

2

×6=8，H₂O的氧原子中含有2个σ键和2个孤电子对，金刚石中每个碳原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子中一个氧原子可以和另外2个水分子形成2个原子，2个氢原子可以和另外2个水分子形成氢键，所以每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似，
故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键．

点评：本题考查较综合，分子空间构型的判断、原子的杂化方式的判断、氢键等都是高考的热点，应注意这些方面知识的积累．