Question

據報道，科研人員應用電子計算機模擬出結構類似C₆₀的物質N₆₀，其每個N原子均以N—N單鍵結合三個N原子而實現了穩定電子結構，N—N鍵的鍵能為167 kJ·mol^-1。另外已知N≡N叁鍵的鍵能是942 kJ·mol^-1。請據理論推測出以下數據或信息。

(1)N₆₀分子中N—N鍵的數目是____________________。

(2)1 mol固態N₆₀完全分解成N₂時的熱效應是____________________，熱化學方程式為__________。

(3)由(2)可知N₆₀的可能用途是____________________。

(4)多面體的頂點數、面數和棱邊數的關系遵循歐拉定理：頂點數+面數－棱邊數=2。

若N₆₀分子中只含x個五邊形和y個六邊形，則x=__________,y=__________。

Answer 1

解析：(1)N原子占有其形成的每一個N—N鍵的，一個N原子完全占有的N—N鍵的數目是3×＝1.5，則60個N原子形成N—N鍵的總數為1.5×60=90。

(2)1 mol N₆₀完全分解生成30 mol N₂，斷鍵過程的熱效應為(+167 kJ·mol^-1)×90 mol=+15 030 kJ，成鍵過程的熱效應為(-942 kJ·mol^-1)×30 mol=-28 260 kJ，1 mol N₆₀完全反應時總的熱效應為(+15 030 kJ)+(-28 260 kJ)=-13 230 kJ。此反應的熱化學方程式為N₆₀(s)30N₂(g)ΔH=-13 230 kJ·mol^-1。

(3)N₆₀分解為N₂時釋放大量的能量，可用作高能炸藥和火箭推進劑等。

(4)每個五邊形完全占有的N原子數是，每個六邊形完全占有的N原子數是2。設五邊形和六邊形的個數分別為x、y，據N原子個數列出x+2y=60，根據歐拉定理列出60+x+y-90=2，聯立求解得x=12，y=20。

答案：(1)90　(2)放熱13 230 kJ　N₆₀(s)30N₂(g)　ΔH=-13 230 kJ·mol^-1

(3)高能炸藥、火箭推進劑等

(4)12　20