Question

17．納米技術制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應用到社會生活和高科技領域．單位質量的A和B的單質燃燒時均放出大量熱，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-1）	I1	I2	I3	I4
A	932	1 821	15 390	21 771
B	738	1 451	7 733	10 540

（1）某同學根據上述信息，推斷B的核外電子排布如圖1所示，該同學所畫的電子排布圖1（軌道表示式）違背了能量最低原理．
（2）ACl₂分子中A原子的雜化類型為sp雜化．
（3）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲存問題，C₆₀可用作儲氫材料．已知金剛石中的C-C鍵的鍵長大于C₆₀中C-C鍵的鍵長，有同學據此認為C₆₀的熔點高于金剛石，你認為是否正確否（填“是”或“否”），并闡述理由C₆₀為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，無需破壞共價鍵．
（4）科學家把C₆₀和鉀摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖2所示，該物質在低溫時是一種超導體．寫出基態鉀原子的價電子排布式4S¹，該物質的K原子和C₆₀分子的個數比為3：1．
（5）繼C₆₀后，科學家又合成了Si₆₀、N₆₀等，C、Si、N元素的電負性由大到小的順序是N＞C＞Si，NCl₃分子的VSEPR模型為正四面體．Si₆₀分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩定結構，則一個Si₆₀分子中π鍵的數目為30．

Answer 1

分析 （1）由圖1電子軌道排布圖可知，3s能級未填滿就填充3p能級，3s能級能量比3p能級低，違背了能量最低原理；
（2）BeCl₂分子中Be的成2個σ鍵，雜化軌道數為2，采取sp雜化；
（3）C₆₀是分子晶體，金剛石是原子晶體，決定二者熔沸點的作用力不同；
（4）鉀元素位于第四周期ⅠA族，據此寫出鉀元素價電子排布式；利用均攤法確定K原子和C₆₀分子的個數比；
（5）根據電負性遞變規律判斷電負性大小；根據價電子對互斥理論確定微粒的理論模型；每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩定結構，即形成三條共價鍵外，還形成一條π鍵，據此判斷π鍵的數目．

解答 解：（1）①由圖1電子軌道排布圖可知，3s能級未填滿就填充3p能級，所以違背能量最低原理，
故答案為：能量最低原理；
（2）BeCl₂分子中Be的成2個σ鍵，雜化軌道數為2，采取sp雜化，
故答案為：sp雜化；        
（3）C₆₀是分子晶體，金剛石是原子晶體，決定二者熔沸點的作用力不同，C₆₀為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，無需破壞共價鍵
，所以認為C₆₀的熔點高于金剛石是錯誤的，
故答案為：否；　C₆₀為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，無需破壞共價鍵；
（4）鉀元素位于第四周期ⅠA族，寫出鉀元素價電子排布式為4S¹；該晶胞中C₆₀個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2，6×2×$\frac{1}{2}$=6，所以K原子和C₆₀分子的個數比為6：2=3：1，
故答案為：4S¹；3：1；
（5）電負性同周期從左到右，逐漸增大，同主族從上到下，逐漸減小，則電負性由大到小順序為：N＞C＞Si；
NCl₃中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+$\frac{5-3×1}{2}$=4，所以原子雜化方式是sp³，價層電子對互斥理論模型為為正四面體構型；
Si₆₀分子中，共價鍵數目為60×3×$\frac{1}{2}$=90，每三條共價鍵含有一條π鍵，數目為：90×$\frac{1}{3}$=30，
故答案為：N＞C＞Si；正四面體；30．

點評 本題考查了位置、結構和性質的關系，題目難度中等，涉及晶胞的計算、電子排布圖、雜化類型判斷、電負性等知識點，試題知識點較多，充分考查了學生靈活應用基礎知識的能力，要求學生能夠運用均攤法計算化學鍵、晶胞的化學式．