Question

17．高温超导材料是科学家研究的重点物质之一．
（1）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1所示．该富勒烯化合物中的化学式为K₃C₆₀．

（2）某同学画出的C的基态原子核外电子轨道表示式（如图2），该电子排布图违背了能量最低原理．
（3）金属钾采用的是图3下列A（填字母代号）堆积方式，每个钾原子的配位数是8
 
（4）富勒烯（C₆₀）的结构如图4．
①1mol C₆₀分子中σ键的数目为90N_A．
②已知：金刚石中的C-C的键长为154.45pm，C₆₀中C-C键长为145～140pm．有同学据此推断C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确并阐述理由：错误，因为金刚石是原子晶体，而C₆₀是分子晶体．

Answer 1

分析 （1）利用均摊法确定K原子和C₆₀分子的个数比；
（2）根据能量最低原理可知，电子排布时优先占据能量低的轨道；
（3）钾是体心立方堆积，其配位数是8；
（4）①利用均摊法计算一个碳原子含有的σ键个数，在计算1mol C₆₀分子中σ键的数目；
②物质的熔点与晶体类型有关，原子晶体的熔点大于分子晶体．

解答 解：（1）该晶胞中C₆₀个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，6×2×$\frac{1}{2}$=6，所以K原子和C₆₀分子的个数比为6：2=3：1，则化学式为K₃C₆₀；故答案为：K₃C₆₀；
（2）根据能量最低原理可知，电子排布时优先占据能量低的轨道，先排2s轨道后再排2p轨道，所以其轨道排布图违反了能量最低原理，其电子排布图为：，
故答案为：能量最低原理；
（3）钾是体心立方堆积，其配位数是8，故答案为：A；8；
（4）①1个 C₆₀分子中的一个碳原子含有1.5个σ键，所以一个 C₆₀分子中含有90个σ键，则1mol C₆₀分子中σ键的数目为90N_A，
故答案为：90N_A；  
②原子晶体的熔点大于分子晶体，金刚石是原子晶体，C₆₀是分子晶体，物质的熔点与键长无关，所以该说法错误，故答案为：错误，因为金刚石是原子晶体，而C₆₀是分子晶体．

点评 本题考查了物质结构和性质，涉及晶胞的计算、电子排布图等知识点，难度不大，离子配位数的判断是学习难点，会运用均摊法计算化学键、晶胞的化学式等．