Question

铁合金中常含有碳，铁、碳材料在日常生活、工业生产和科学研究中具有极其重要的用途．回答以下问题：
（1）铁元素基态原子核外未成对电子数有

 

个．
（2）足球烯（C₆₀）熔沸点较低，硬度较小，易溶于苯、酒精等有机溶剂，不导电．C₆₀的晶体类型是

 

．
（3）低温条件下合成金刚石的反应如下：4Na+3CO ₂

440℃，800atm  .

C+2Na₂CO₃
上述反应中四种物质按照熔点由高到低的顺序是

 

；
该反应中涉及的元素按电负性从大到小的顺序是

 

．
（4）以丙烯腈为原料可制得质轻、有很高的抗拉强度和弹性的聚丙烯腈碳纤维，该纤维广泛应用于制造高级文体用品．丙烯腈（CH₂=CH-C≡N）分子中，σ键和π键的个数比为

 

；该分子中碳原子的轨道杂化类型有

 

．
（5）石墨层间化合物在电池材料、储氢材料等方面具有广阔应用前景．某种石墨层间化合物是在石墨层间插入钾，其结构如图所示．该化合物化学式为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：

分析：（1）铁是26号元素，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p6⁶3d⁶ 4s²，d能级上有未成对电子；
（2）根据各类型晶体的性质可判断；
（3）物质熔点可根据晶体类型判断，原子晶体的＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体；
同一周期元素电负性从左到右渐增，同一主族元素电负性从上到下逐渐减小；
（4）根据杂化轨道数=σ键数目+孤对电子对数，确定杂化轨道；根据1个单键是1个σ键，一个双键含有1个σ键和1个π键，一个三键含有1个σ键和2个π键；
（5）利用均摊法计算碳原子和钾原子个数之比，注意每个钾原子被六个三角形共用很关键．

解答： 解：（1）铁是26号元素，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p6⁶3d⁶ 4s²，根据泡利原理和洪特规则知d能级上有未成对电子，由于d能级有5个轨道，d能级有4个未成对电子，故答案为：4；
（2）足球烯（C₆₀）熔沸点较低，硬度较小，易溶于苯、酒精等有机溶剂，属于分子晶体，故答案为：分子晶体；
（3）金刚石为原子晶体，碳酸钠为离子晶体，金属钠为金属晶体，二氧化碳为分子晶体，故其熔点大小顺序为C＞Na₂CO₃＞Na＞CO₂；
同一周期元素电负性从左到右渐增，同一主族元素电负性从上到下逐渐减小，电负性从大到小的顺序是O＞C＞Na；
故答案为：C＞Na₂CO₃＞Na＞CO₂；O＞C＞Na；
（4）丙烯腈（CH₂=CH-C≡N）分子中含有6个σ键和3个π键，数目之比为 2：1；
丙烯腈分子CH₂=CH-CN中双键上的碳原子形成3个σ键，无孤电子对，sp²杂化，与氮相连的碳原子形成2个σ键，无孤电子对，sp杂化；
故答案为：2：1；sp²杂化、sp杂化；
（5）可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位，其完全占有的碳原子数是4，占有的钾原子数为

1

6

×3=

1

2

，碳原子数和钾原子数之比是4：

1

2

=8：1，该化合物化学式为C₈K，故答案为：C₈K．

点评：本题考查了核外电子排布、电负性、杂化类型判断和晶胞计算等内容，注意C₈K的化学式判断，选取正确的结构为计算单位是解答的关键，难度较大．