Question

【题目】氢气、纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料已应用到社会生活和高科技领域．
（1）已知短周期金属元素A和B，其单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料．其原子的第一至第四电离能如下表所示：

电离能（kJ/mol）	I1	I2	I3	I4
A	899.5	1757.1	14848.7	21006.6
B	738	1451	7733	10540

①根据上述数据分析，B在周期表中位于区，其最高价应为；
②若某同学将B原子的基态外围电子排布式写成了ns1np1 ， 违反了原理；
③B元素的第一电离能大于Al，原因是；
（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已知金刚石中的C﹣C的键长为154.45pm，C60中C﹣C键长为145～140pm，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 ．
②C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子相对稳定结构，则C60分子中σ键与π键的数目之比为 ．

Answer 1

【答案】
（1）s；+2价；能量最低；镁原子3s轨道全充满，能量较低
（2）不正确，C60是分子晶体，熔化时不需破坏化学键；3：1
【解析】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，①Mg元素最后填充s电子3S2 ， 为s区元素，最外层2个电子，显+2价，故答案为：s；+2价；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；③因为Mg的价电子排布式是3s2 ， 3S轨道全充满，能量较低，而Al是3s23p1 ， 所以第一电离能：Mg＞Al，故答案为：镁原子3S轨道全充满，能量较低；（2）①因为C60构成的晶体是分子晶体，影响分子晶体熔点的作用是分子间作用力；而金刚石构成的晶体是原子晶体，影响原子晶体熔点的作用是原子间共价键，共价键作用大大与分子间作用力，因此金刚石的熔点高于C60 ， 所以尽管C60中C﹣C键的键能可能大于金刚石，但其熔化时并不破坏化学键，因此比较键能没有意义，故答案：不正确，C60是分子晶体，熔化时不需破坏化学键； ②C60分子中每个原子只跟相邻的3个原子形成共价键，且每个原子最外层都满足8电子稳定结构，则每个C形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个C原子最外层才满足8电子稳定结构，双键数应该是C原子数的一半，而双键中有1个σ键、1个π键，显然π键数目为30，一个C跟身边的3个C形成共价键，每条共价键只有一半属于这个C原子，所以σ键为 +30=90，则C60分子中σ键与π键的数目之比为90：30=3：1，故答案为：3：1． （1）根据A、B两原子的第二、三电离能之间都有1个突跃，它们都是短周期元素推知元素A和元素B，①根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区，B为Mg元素在周期表中位于S区，其最高价应为+2价；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；③同周期从左到右第一电离能增大，第IIA与IIIA反常；（2）①根据分子晶体的熔点与共价键的键能无关分析；②C60分子中每个原子只跟相邻的3个原子形成共价键，且每个原子最外层都满足8电子稳定结构，则每个C形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个C原子最外层才满足8电子稳定结构，双键数应该是C原子数的一半，单键为σ键，双键中有1个σ键、1个π键．