Question

8．当今世界，能源的发展日益成为全世界、全人类共同关心的问题．
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料．已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示：

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

①请根据上述信息，写出A的核外电子排布式：1s²2s²．
②某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图1所示，该同学所画的电子排布图违背了能量最低原理．

（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C₆₀可用作储氢材料．
①已知金刚石中碳碳键的键长为154.45pm，C₆₀中碳碳键的键长为145pm和140pm，有同学据此认为C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确并阐述理由否或不正确，理由：C₆₀是分子晶体，金刚石是原子晶体，熔化时C₆₀破坏分子间作用力而金刚石破坏共价键，所以C₆₀的沸点低于金刚石．
②科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图2所示，该物质在低温时是一种超导体．该物质中K原子和C₆₀分子的个数比为3：1．
③继C₆₀后，科学家又合成Si₆₀、N₆₀，请比较C、Si、N原子电负性由大到小的顺序N＞C＞Si．Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则一个Si₆₀分子中所含π键的数目为30．

Answer 1

分析 （1）表中A、B两原子的第二、三电离能之间都有1个突跃，说明它们属于ⅡA族，又它们都是短周期元素，且A的第一电离能比B大，因此A为Be元素，B为Mg元素，
①Be原子核外有4个电子，根据构造原理书写其原子核外电子排布式；
②由基态外围电子排布式可知，3s能级未填满就填充3p能级，而3s能级能量比3p能级低；
（2）①分子晶体的熔沸点较低、原子晶体熔沸点较高；
②采用均摊法计算晶胞中K原子和C₆₀分子的个数比；
③同一周期元素，元素的电负性随着原子序数增大而呈增大，同一主族元素电负性随着原子序数增大而减小；每个硅原子能形成四个共价键，但Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，说明其中一个形成硅硅双键，每个硅原子形成$\frac{1}{2}$个双键，双键中一个是σ键一个是π键．

解答 解：（1）表中A、B两原子的第二、三电离能之间都有1个突跃，说明它们属于ⅡA族，又它们都是短周期元素，且A的第一电离能比B大，因此A为Be元素，B为Mg元素，
①Be原子核外有4个电子，根据构造原理知其原子核外电子排布式为1s²2s²，故答案为：1s²2s²；
②由B原子的基态外围电子排布式写成了ns¹np¹，可知，3s能级未填满就填充3p能级，3s能级能量比3p能级低，所以违背能量最低原理，
故答案为：能量最低原理；
（2）①分子晶体的熔沸点较低、原子晶体熔沸点较高，金刚石是原子晶体、C₆₀是分子晶体，熔化时C₆₀破坏分子间作用力而金刚石破坏共价键，所以C₆₀的沸点低于金刚石，
故答案为：否或不正确；C₆₀是分子晶体，金刚石是原子晶体，熔化时C₆₀破坏分子间作用力而金刚石破坏共价键，所以C₆₀的沸点低于金刚石；
②该晶胞中K原子个数=$\frac{6×2}{2}$=6、C₆₀个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，所以晶胞中K原子和C₆₀分子的个数比=6：2=3：1，
故答案为：3：1；
③同一周期元素，元素的电负性随着原子序数增大而呈增大，同一主族元素电负性随着原子序数增大而减小，所以这三种元素电负性大小顺序是N＞C＞Si；
每个硅原子能形成四个共价键，但Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，说明其中一个形成硅硅双键，每个硅原子形成$\frac{1}{2}$个双键，双键中一个是σ键一个是π键，所以一个Si₆₀分子中所含π键的数目为30，
故答案为：N＞C＞Si；30．

点评 本题考查位置结构性质相互关系及应用，涉及晶胞计算、电负性大小比较、晶体熔沸点比较等知识点，这些知识点都是高考高频点，熟悉元素周期律及晶胞的计算方法，题目难度不大．