Question

13．能源的發(fā)展日益成為全世界、全人類共同關(guān)心的問題．
（1）A和B的單質(zhì)單位質(zhì)量的燃燒熱大，可用作燃料．已知A和B為短周期元素，其原子的第一至第四電離能如下表所示：

電離能（kJ/mol）	I1	I2	I3	I4
A	899	1 757	14 840	21 000
B	738	1 451	7 733	10 540

①請(qǐng)根據(jù)上述信息，寫出A基態(tài)原子的核外電子排布式：1s²2s²．
②某同學(xué)根據(jù)上述信息，推斷B的核外電子排布如圖1所示，該同學(xué)所畫的電子排布圖違背了能量最低原理．
（2）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲(chǔ)存問題，C₆₀可用作儲(chǔ)氫材料．
①已知金剛石中C-C鍵的鍵長(zhǎng)為154.45pm，C₆₀中C-C鍵的鍵長(zhǎng)為145pm和140pm，有同學(xué)據(jù)此認(rèn)為C₆₀的熔點(diǎn)高于金剛石，你認(rèn)為是否正確并闡述理由不正確，C₆₀是分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵．
②科學(xué)家把C₆₀和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖2所示，該物質(zhì)在低溫時(shí)是一種超導(dǎo)體．該物質(zhì)中K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為3：1．
③繼C₆₀后，科學(xué)家又合成Si₆₀、N₆₀，C、Si、N原子電負(fù)性由大到小的順序是N＞C＞Si．Si₆₀分子中每個(gè)硅原子只跟相鄰的3個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則Si₆₀分子中π鍵的數(shù)目為30．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個(gè)突躍，它們都是短周期元素推知元素A和元素B；
②由基態(tài)外圍電子排布式可知，3s能級(jí)未填滿就填充3p能級(jí)，而3s能級(jí)能量比3p能級(jí)低；
（2）①根據(jù)分子晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)鍵的鍵能無關(guān)分析；
②根據(jù)晶胞的分配原則計(jì)算出每個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)各離子的個(gè)數(shù)；
③同一主族元素知，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一周期元素中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大；利用均攤法計(jì)算共價(jià)鍵數(shù)目．

解答 解：（1）①表中A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個(gè)突躍，說明它們屬于ⅡA族，又它們都是短周期元素，且A的第一電離能比B大，因此A為Be元素，B為Mg元素，A基態(tài)原子的核外電子排布式為1s²2s²，
故答案為：1s²2s²；
②由B原子的基態(tài)外圍電子排布式寫成了ns¹np¹，可知，3s能級(jí)未填滿就填充3p能級(jí)，3s能級(jí)能量比3p能級(jí)低，所以違背能量最低原理，
故答案為：能量最低原理；
（2）①因?yàn)镃₆₀構(gòu)成的晶體是分子晶體，影響分子晶體熔點(diǎn)的作用是分子間作用力；而金剛石構(gòu)成的晶體是原子晶體，影響原子晶體熔點(diǎn)的作用是原子間共價(jià)鍵，共價(jià)鍵作用大大與分子間作用力，因此金剛石的熔點(diǎn)高于C₆₀，所以盡管C₆₀中C-C鍵的鍵能可能大于金剛石，但其熔化時(shí)并不破壞化學(xué)鍵，因此比較鍵能沒有意義，
故答案：不正確，C₆₀是分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵；
②在晶胞中，K原子在面心上和C₆₀分子在頂點(diǎn)和中心，則其個(gè)數(shù)比為=$\frac{6×2×\frac{1}{2}}{8×\frac{1}{8}+1}$=$\frac{3}{1}$，故答案：3：1； 
③同一主族元素知，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一周期元素中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大，所以C、Si、N原子電負(fù)性由大到小的順序是N＞C＞Si，Si₆₀分子中每個(gè)硅原子只跟相鄰的3個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以每個(gè)硅原子和其中兩個(gè)硅原子形成共價(jià)單鍵，和另外的一個(gè)硅原子形成共價(jià)雙鍵，所以平均每個(gè)硅原子形成π鍵數(shù)目為$\frac{1}{2}$×60=30，
故答案為：N＞C＞Si；30．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了電子排布式、晶胞中原子個(gè)數(shù)的確定等知識(shí)點(diǎn)，利用均攤法、元素周期律來分析解答，側(cè)重于物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)的綜合考查，題目難度中等．