Question

碳是形成化合物种类最多的元素．
（1）C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为

 

，碳的最简单气态氢化物中心原子的杂化类型为

 

．
（2）类肉素[（SCN）₂]的结构式为N≡C-S-S-C≡N．其分子中σ键和π键的个数比为

 

；该物质对应的酸有两种，理论上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸点低于异硫氰酸（H-N=C=S）的沸点，其原因是

 

．
（3）位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同的元素，其基态原子的价层电子排布式为

 

．
（4）碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能，其晶胞结构如图所示（其中?为碳原子，○为硅原子）．每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有

 

个；设晶胞边长为a cm，密度为b g?cm^-3，则阿伏加德罗常数可表示为

 

（用含a、b的式子表示）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用

专题：

分析：（1）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素；碳的最简单气态氢化物为甲烷，根据碳原子价层电子对数判断杂化方式；
（2）根据[（SCN）₂]的结构可知分子中有3个单键和2个碳、氮参键，异硫氰酸分子间可形成氢键；
（3）元素位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，C原子的电子排布为1s²2s²2p²，未成对电子数为2，则该元素为Ni；
（4）由碳化硅的晶胞可知，每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，晶胞中Si为8×

1

8

+6×

1

2

=4，根据ρ=

4×(12+28) NA

V

可计算得N_A；

解答： 解：（1）同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能大小顺序是N＞O＞C；碳的最简单气态氢化物为甲烷，甲烷中碳原子的价层电子对数为

4+4

2

=4，所以是sp3杂化，
故答案为：N＞O＞C；sp3；
（2）根据[（SCN）₂]的结构可知分子中有3个单键和2个碳、氮参键，所以分子中σ键和π键的个数比为（3+2）：4=5：4，由于异硫氰酸分子间可形成氢键而硫氰酸分子间不能形成氢键，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸点低于异硫氰酸，
故答案为：5：4；异硫氰酸分子间可形成氢键而硫氰酸分子间不能形成氢键；
（3）元素位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，C原子的电子排布为1s²2s²2p²，未成对电子数为2，则该元素为Ni，其基态原子的价层电子排布式为3d⁸4s²，
故答案为：3d⁸4s²；
（4）根据晶胞结构可知，每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，每个晶胞中有4个碳原子和4个硅原子，（3）元素位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，C原子的电子排布为1s²2s²2p²，未成对电子数为2，则该元素为Ni，其基态原子的价层电子排布式为3d⁸4s²，故答案为：3d⁸4s²；
（4）由碳化硅的晶胞可知，每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，晶胞中C为8×

1

8

+6×

1

2

=4，Si原子数为4，晶胞边长为a cm，晶胞的体积为a³cm³，密度为b g?cm^-3，根据ρ=

4×(12+28) NA

V

可计算得N_A=

160

a3b

，
故答案为：4；

160

a3b

．

点评：本题考查知识点较多，为原子结构习题，涉及电子排布、共价键形成、氢键对物质性质的影响、晶体结构及其计算，（3）为解答的难点，题目难度中等．