Question

【題目】能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。

（1）太陽(yáng)能熱水器中常使用一種以鎳或鎳合金(含鐵)空心球?yàn)槲�收劑的太�?yáng)能吸熱涂層，鐵、鎳基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)各為_____________、________________。

（2）C60可用作儲(chǔ)氫材料，已知金剛石中的C－C鍵的鍵長(zhǎng)為0.154 nm，C60中C－C鍵鍵長(zhǎng)為0.140～0.145 nm，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？_________，闡述理由：________________________________________________________________________。C60晶體(其結(jié)構(gòu)模型如圖)中每個(gè)C60分子周?chē)�與它距離最近且等距離的C60分子有_____個(gè)。

（3）富勒烯衍生物由于具有良好的光電性能，在太陽(yáng)能電池的應(yīng)用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，分子中碳原子軌道的雜化類(lèi)型為_________；1 mol C60分子中σ鍵的數(shù)目為________�？茖W(xué)家把C60和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖所示，該物質(zhì)在低溫時(shí)是一種超導(dǎo)體。該物質(zhì)的K原子和C60分子的個(gè)數(shù)比為________。

（4）繼C60后，科學(xué)家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子電負(fù)性由大到小的順序是______________。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______個(gè)。

（5）請(qǐng)解釋如下現(xiàn)象：熔點(diǎn)：Si60>N60>C60，而破壞分子所需要的能量： N60>C60>Si60，其原因是：________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】4 2 不正確 C60為分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵，破壞較弱的分子間作用力；金剛石為原子晶體，熔化時(shí)破壞較強(qiáng)的共價(jià)鍵 6 sp2 90NA 3∶1 N、C、Si 30 由于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力(或范德華力)越強(qiáng)，熔化所需的能量越多，故熔點(diǎn)Si60>N60>C60；而破壞分子需斷開(kāi)共價(jià)鍵，元素電負(fù)性越強(qiáng)其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，或成鍵電子數(shù)越多，原子半徑越小，斷鍵所需能量越多，故破壞分子需要的能量順序?yàn)?/span>N60>C60>Si60。

【解析】

(1)根據(jù)基態(tài)鐵原子和基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式確定未成對(duì)電子數(shù)；

(2)分子晶體和原子晶體熔化時(shí)，破壞的作用力不同，分子晶體熔化時(shí)破壞分子間作用力，而原子晶體熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵；根據(jù)C60晶胞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析等距離的分子的個(gè)數(shù)；

(3)根據(jù)C60中碳原子形成的σ鍵和π鍵數(shù)目，確定碳原子雜化方式；根據(jù)C60分子的結(jié)構(gòu)，確定含有σ鍵數(shù)目；根據(jù)均攤法進(jìn)行分析K原子數(shù)、C60分子數(shù)；

(4)同周期從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大，同主族從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減��；

(5)由于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力(或范德華力)越強(qiáng)，熔化所需的能量越多；破壞分子需斷開(kāi)共價(jià)鍵，元素電負(fù)性越強(qiáng)其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，或成鍵電子數(shù)越多，原子半徑越小，斷鍵所需能量越多。

(1)鐵原子和鎳原子的核電荷數(shù)分別為26、28，基態(tài)鐵原子和基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式分別為3d64s2、3d84s2，故未成對(duì)電子數(shù)分別為4個(gè)和2個(gè)；

故答案為：4；2；

（2）C60固態(tài)為分子晶體，分子間作用力弱，熔化時(shí)不破壞化學(xué)鍵，熔點(diǎn)低，而金剛石原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵需要較大的能量，熔點(diǎn)高；所以C60的熔點(diǎn)低于金剛石，結(jié)論不正確；由C60晶胞可看出每個(gè)C60分子周?chē)�最近�?/span>C60分子有6個(gè)，分別位于六個(gè)面的中心；

故答案是：不正確；C60為分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵，破壞較弱的分子間作用力；金剛石為原子晶體，熔化時(shí)破壞較強(qiáng)的共價(jià)鍵；6；

(3)每個(gè)C原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，所以C原子采取sp2雜化；1molC60分子中σ鍵的數(shù)目為3×60×1/2×NA＝90NA；1個(gè)晶胞中含有：K原子數(shù)＝12×1/2＝6，C60分子數(shù)＝8×1/8＋1＝2，個(gè)數(shù)比為3∶1；

故答案是：sp2 ；90NA ；3∶1；

(4)同周期從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大，同主族從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小；三原子在周期表中的位置為，所以電負(fù)性為N＞C＞Si；由題意知2個(gè)Si原子形成一個(gè)π鍵，所以π鍵數(shù)為30個(gè)；

故答案是：N、C、Si；30；

(5) 由于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力(或范德華力)越強(qiáng)，熔化所需的能量越多，故熔點(diǎn)是Si60>N60>C60；而破壞分子需斷開(kāi)共價(jià)鍵，元素電負(fù)性越強(qiáng)其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，或成鍵電子數(shù)越多，原子半徑越小，斷鍵所需能量越多，故破壞分子需要的能量順序?yàn)?/span>N60>C60>Si60；

故答案是：由于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力(或范德華力)越強(qiáng)，熔化所需的能量越多，故熔點(diǎn)Si60>N60>C60；而破壞分子需斷開(kāi)共價(jià)鍵，元素電負(fù)性越強(qiáng)其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，或成鍵電子數(shù)越多，原子半徑越小，斷鍵所需能量越多，故破壞分子需要的能量順序?yàn)?/span>N60>C60>Si60。