题目内容

13.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下表所示:
电离能(kJ/mol)I1I2I3I4
A8991 75714 84021 000
B7381 4517 73310 540
①请根据上述信息,写出A基态原子的核外电子排布式: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C-C键的键长为154.45pm,C60中C-C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不正确,C60是分子晶体,熔化时不需破坏化学键.
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,C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是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Si60分子中π键的数目为30.

分析 (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;
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根据分子晶体的熔点与共价键的键能无关分析;
②根据晶胞的分配原则计算出每个晶胞结构各离子的个数;
③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;利用均摊法计算共价键数目.

解答 解:(1)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,A基态原子的核外电子排布式为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;
②在晶胞中,K原子在面心上和C60分子在顶点和中心,则其个数比为=$\frac{6×2×\frac{1}{2}}{8×\frac{1}{8}+1}$=$\frac{3}{1}$,故答案:3:1; 
③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,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,所以每个硅原子和其中两个硅原子形成共价单键,和另外的一个硅原子形成共价双键,所以平均每个硅原子形成π键数目为$\frac{1}{2}$×60=30,
故答案为:N>C>Si;30.

点评 本题主要考查了电子排布式、晶胞中原子个数的确定等知识点,利用均摊法、元素周期律来分析解答,侧重于物质结构知识的综合考查,题目难度中等.

练习册系列答案
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(4)该同学重新进行(Ⅰ)中实验,观察到了预期现象,其实验操作是向盛有浓硝酸的试管中滴入数滴新制的FeSO4溶液,震荡.

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