Question

能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力．

 （1）太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，写出基态镍原子的核外电子排布式

 

．
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途．富勒烯（C₆₀）的结构如图1，分子中碳原子轨道的杂化类型为

 

；1 mol C₆₀分子中σ键的数目为

 

．
（3）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，富勒烯C₆₀可用作储氢材料．科学家把C₆₀ 和K掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物，该物质在低温时是一种超导体，其晶胞如图2所示，该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为

 

．
（4）继C₆₀后，科学家又合成了Si₆₀、N₆₀、．C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是

 

；这三种元素对应的最高价含氧酸的酸性顺序为

 

；Si₆₀、N₆₀、C₆₀ 三种晶体属于

 

晶体，晶体的熔沸点由高到低的顺序为

 

，你的理由是

 

；三种晶体的稳定性顺序为

 

，你的理由是：

 

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（5）金属酞菁配合物在硅太阳能电池中有重要作用，一种金属镁酞菁配合物的结构如下图，请在图3中用箭头表示出配位键．
（6）除太阳能电池外，化学燃料电池在电子工业也得到了广泛应用．以多孔的铂为电极，采用图4装置在两极分别通入CH₃OH和O₂，使其在KOH溶液中发生反应产生电该燃料电池的A端为电池的

 

极，该电极表面的电极反应式为

 

，B端为电池的

 

极，该表面的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：原子核外电子排布,配合物的成键情况,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别,化学电源新型电池

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）镍是28号元素，原子核外有28个电子，根据构造原理书写基态镍原子的核外电子排布式的简化形式；
（2）根据价层电子对互斥理论确定杂化方式，利用均摊法计算每个碳原子含有几个σ键，从而计算1mol C₆₀分子中σ键的数目；
（3）根据电子排布规律，写出钾原子电子排布式；根据晶胞的分配原则计算出每个晶胞结构各离子的个数；
（4）同一主族元素知，元素的电负性随着原子序数的增大而减小，同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大；最高价含氧酸的酸性与非金属性一致，非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强；分子晶体的熔沸点与相对分子质量成正比；稳定性与键能有关，元素的电负性越大，其形成的化学键越稳定，断键需要的能量越多，故越稳定；
（5）配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子；
（6）燃料电池中，通入燃料甲醇的电极为负极，电极反应为CH₃OH-6e^-+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，通入氧气的电极为正极，电极反应为2O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，负极上发生氧化反应、正极上发生还原反应，根据电子流向，A为负极，B为正极来判断回答．

解答： 解：（1）镍是28号元素，原子核外有28个电子，根据构造原理基态镍原子的核外电子排布式的简化形式为[Ar]3d⁸4s²，故答案为：[Ar]3d⁸4s²；
（2）每个碳原子含有的σ键个数且不含孤电子对，所以采用sp² 杂化，每个碳原子含有的σ键个数为

3

2

，所以1mol C₆₀分子中σ键的数目=

3

2

 N_A=90N_A，故答案为：sp²，90N_A；
（3）在晶胞中，每个面上有两个钾原子，每个顶点上和体心有一个C₆₀，根据均摊法可知K原子个数为6×

1

2

×2=6，C₆₀分子的个数比为8×

1

8

+1=2；所以K原子个数为和C₆₀分子的个数比为6：2=3：1，故答案：3：1；
（4）同一主族元素知，元素的电负性随着原子序数的增大而减小，同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，所以C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是N＞C＞Si；最高价含氧酸的酸性与非金属性一致，非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，所以最高价含氧酸的酸性顺序为HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃；
根据结构判断，他们属于分子晶体，又由于分子晶体的熔沸点与相对分子质量成正比，所以晶体的熔沸点由高到低的顺序为Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀；稳定性与键能有关，元素的电负性越大，其形成的化学键越稳定，断键需要的能量越多，故越稳定，所以稳定性顺序为：N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀；
故答案为：N＞C＞Si；HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃；分子；Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀；分子晶体的熔沸点与相对分子质量成正比，相对分子质量越大，熔沸点越高；N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀；稳定性与键能有关，元素的电负性越大，其形成的化学键越稳定，断键需要的能量越多，故越稳定；
（5）配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子，所以该配合物中的配位键为：
，故答案为：；
（6）燃料电池中，通入燃料甲醇的电极为负极，电极反应为CH₃OH-6e^-+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，通入氧气的电极为正极，电极反应为2O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，负极上发生氧化反应、正极上发生还原反应，根据电子流向，A为负极，B为正极，故答案为：负；CH₃OH-6e^-+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O；正；2O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

点评：本题对物质结构的考查，涉及核外电子排布式的书写、化学键的计算、杂化方式等知识点以及电极反应的书写，高考热点，会利用均摊法解答问题，难度中等．