Question

6．超導(dǎo)材料是材料研究的熱點(diǎn)之一．我國化學(xué)家趙忠賢1987年發(fā)現(xiàn)了溫度為110K的超導(dǎo)材料-鉈鋇鈣銅氧系合金．請回答下列問題：
（1）鉈是與鋁同主族的第6周期元素，鉈的第一電離能比鋁小，鉈的價(jià)電子排布式是6s²6p¹，鉈是p區(qū)元素．基態(tài)銅原子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）鉈的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1：鉈原子的配位數(shù)為8，鉈原子半徑為200pm，則晶胞的參數(shù)a=471pm．（$\sqrt{2}$≈1.4，$\sqrt{3}$≈1.7）
（3）科學(xué)家預(yù)料，球狀碳分子C₅₄₀摻雜金屬后，有可能在室溫下出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，那時(shí)，超導(dǎo)材料就有可能像半導(dǎo)體材料一樣，在世界引起一場工業(yè)和技術(shù)革命．C₅₄₀的熔點(diǎn)比石墨低（填高或低）的原因是C₅₄₀是分子晶體，石墨是混合晶體，分子晶體的熔點(diǎn)低．
（4）圖2有機(jī)物是測定銅含量的新銅試劑，N的雜化方式是sp²，分子中有最多有24個(gè)原子共平面，測定Cu（I）含量時(shí)，N與Cu（I）形成的化學(xué)鍵是配位鍵．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素周期律，同主族元素從上向下第一電離能減小，鉈與鋁同主族，核外有6個(gè)電子層，價(jià)電子排布在第6層上，銅為29號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫電子排布式；
（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖確定鉈原子的配位數(shù)，晶胞的體對角線為鉈原子半徑的4倍，據(jù)此計(jì)算；
（3）C₅₄₀是分子晶體，石墨是混合型晶體，介于原子晶體和分子晶體之間，據(jù)此判斷熔點(diǎn)；
（4）根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式可知，氮原子周圍形成兩個(gè)共價(jià)鍵，還有一對孤電子對，據(jù)此可判斷雜化方式，苯環(huán)結(jié)構(gòu)中的所有原子共面，甲烷結(jié)構(gòu)中只能有三個(gè)原子共面，據(jù)此判斷共面問題，測定Cu（I）含量時(shí)，N原子有孤電子對，亞銅離子有空軌道，據(jù)此答題．

解答 解：（1）根據(jù)元素周期律，同主族元素從上向下第一電離能減小，所以鉈的第一電離能比鋁小，鉈是與鋁同主族，核外有6個(gè)電子層，價(jià)電子排布在第6層上，所以鉈的價(jià)電子排布式是6s²6p¹，鉈為p區(qū)元素，銅為29號元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：小；6s²6p¹；p；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖確定鉈原子的配位數(shù)為8，鉈原子半徑為200pm，晶胞的體對角線為鉈原子半徑的4倍，晶胞的參數(shù)a=$\frac{4}{\sqrt{3}}×$200pm=471pm，
故答案為：8；471；
（3）C₅₄₀是分子晶體，石墨是混合型晶體，介于原子晶體和分子晶體之間，分子晶體的熔點(diǎn)低，所以C₅₄₀的熔點(diǎn)比石墨低，
故答案為：低；C₅₄₀是分子晶體，石墨是混合晶體，分子晶體的熔點(diǎn)低；
（4）根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式可知，氮原子周圍形成兩個(gè)共價(jià)鍵，還有一對孤電子對，所以N原子的雜化方式為sp²，苯環(huán)結(jié)構(gòu)中的所有原子共面，甲烷結(jié)構(gòu)中只能有三個(gè)原子共面，結(jié)合分子的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中有最多有24個(gè)原子共平面，測定Cu（I）含量時(shí)，N原子有孤電子對，亞銅離子有空軌道，N與Cu（I）形成配位鍵，
故答案為：sp²；24；配位．

點(diǎn)評 本題主要考查核外電子排布、晶胞結(jié)構(gòu)及計(jì)算、晶體的性質(zhì)、配合物的相關(guān)知識等，中等難度，答題時(shí)注意靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識．