Question

【題目】聚氮化硫(SN)x和K3C60是兩種不同類型的超導(dǎo)材料。回答下列問題：

(1)在基態(tài)K原子中，能量最低的空軌道的符號是_____________。

(2)S、N、K三種元素的第一電離能由大到小的順序是____________。

(3)(SN)x具有類似黃銅的金屬光澤和導(dǎo)電性，其結(jié)構(gòu)如下圖：

以S2Cl2為原料可制取(SN)x：S2Cl2→…S4N4 S2N2 (SN)x

①(SN)x中N原子的雜化方式是_________；(SN)x的晶體類型是______；

②S2Cl2的結(jié)構(gòu)式為________；

③Ag元素位于周期表第5周期、IB族，基態(tài)Ag原子的價(jià)電子排布式為__________。

(4)K3C60是由足球烯(C60)與金屬鉀反應(yīng)生成的鹽。

①在K3C60晶胞中，C603-堆積方式為面心立方結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞中形成4個(gè)八面體空隙和8個(gè)四面體空隙，K+填充在空隙中。晶胞中被K+占據(jù)的空隙百分比為___________。

②C60與金剛石互為同素異形休，比較兩者的熔沸點(diǎn)并說明理由____________。

③C60的結(jié)構(gòu)是一種多面體，如圖。多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系遵循歐拉定律：頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2。C60分子中所含的五邊形和六邊形的個(gè)數(shù)分別為_____、______。

Answer 1

【答案】 3d N、S、K sp2 分子晶體 4d105s1 100% 金剛石的熔點(diǎn)高。C60是分子晶體，金剛石是原子晶體，所以金剛石的熔點(diǎn)較高 12 20

【解析】考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合知識的運(yùn)用，（1）基態(tài)K位于第四周期IA族，按照構(gòu)造原理，因此能量最低空軌道的符號是3d；（2）同周期從左向右第一電離能逐漸增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，即N的第一電離能大于O，同主族從上到下第一電離能減小，即O的第一電離能大于S，K是活潑金屬，第一電離能最小，故第一電離能的順序是N>S>K；（3）①根據(jù)結(jié)構(gòu)，N有2個(gè)σ鍵，1個(gè)孤電子對，價(jià)層電子對數(shù)為3，即N的雜化類型為sp2；(SN)x的晶體類型為分子晶體；②S2Cl2的結(jié)構(gòu)式類似H2O2的結(jié)構(gòu)式，即S2Cl2的結(jié)構(gòu)式為；③Ag屬于過過渡元素，價(jià)電子包括最外層電子和次外層d能級上的電子，即Ag價(jià)電子排布式為4d105s1；（4）①C603－堆積方式為面心立方結(jié)構(gòu)，C603－位于頂點(diǎn)和面心，個(gè)數(shù)為8×18＋6×1/2=4，根據(jù)化學(xué)式K3C60，K＋的個(gè)數(shù)為12，K＋位于空隙中，晶胞中被K＋占據(jù)的空隙百分比為100%；②C60為分子晶體，金剛石為原子晶體，原子晶體的熔沸點(diǎn)高于分子晶體；③設(shè)五邊形個(gè)數(shù)為x，六邊形個(gè)數(shù)為y，根據(jù)足球烯結(jié)構(gòu)，足球烯有60個(gè)頂點(diǎn)，面數(shù)為(x＋y),每個(gè)棱被2個(gè)面共有，棱數(shù)為(3×60)/2，根據(jù)歐拉定律，有60＋(x＋y)－(3×60)/2=2，根據(jù)鍵數(shù)和頂點(diǎn)，得出(5x＋6y)/2=(3×60)/2，推出x=12，y=20。