Question

【题目】聚氮化硫(SN)x和K3C60是两种不同类型的超导材料。回答下列问题：

(1)在基态K原子中，能量最低的空轨道的符号是_____________。

(2)S、N、K三种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________。

(3)(SN)x具有类似黄铜的金属光泽和导电性，其结构如下图：

以S2Cl2为原料可制取(SN)x：S2Cl2→…S4N4 S2N2 (SN)x

①(SN)x中N原子的杂化方式是_________；(SN)x的晶体类型是______；

②S2Cl2的结构式为________；

③Ag元素位于周期表第5周期、IB族，基态Ag原子的价电子排布式为__________。

(4)K3C60是由足球烯(C60)与金属钾反应生成的盐。

①在K3C60晶胞中，C603-堆积方式为面心立方结构，每个晶胞中形成4个八面体空隙和8个四面体空隙，K+填充在空隙中。晶胞中被K+占据的空隙百分比为___________。

②C60与金刚石互为同素异形休，比较两者的熔沸点并说明理由____________。

③C60的结构是一种多面体，如图。多面体的顶点数、面数和棱边数的关系遵循欧拉定律：顶点数+面数-棱边数=2。C60分子中所含的五边形和六边形的个数分别为_____、______。

Answer 1

【答案】 3d N、S、K sp2 分子晶体 4d105s1 100% 金刚石的熔点高。C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，所以金刚石的熔点较高 12 20

【解析】考查物质结构与性质的综合知识的运用，（1）基态K位于第四周期IA族，按照构造原理，因此能量最低空轨道的符号是3d；（2）同周期从左向右第一电离能逐渐增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，即N的第一电离能大于O，同主族从上到下第一电离能减小，即O的第一电离能大于S，K是活泼金属，第一电离能最小，故第一电离能的顺序是N>S>K；（3）①根据结构，N有2个σ键，1个孤电子对，价层电子对数为3，即N的杂化类型为sp2；(SN)x的晶体类型为分子晶体；②S2Cl2的结构式类似H2O2的结构式，即S2Cl2的结构式为；③Ag属于过过渡元素，价电子包括最外层电子和次外层d能级上的电子，即Ag价电子排布式为4d105s1；（4）①C603－堆积方式为面心立方结构，C603－位于顶点和面心，个数为8×18＋6×1/2=4，根据化学式K3C60，K＋的个数为12，K＋位于空隙中，晶胞中被K＋占据的空隙百分比为100%；②C60为分子晶体，金刚石为原子晶体，原子晶体的熔沸点高于分子晶体；③设五边形个数为x，六边形个数为y，根据足球烯结构，足球烯有60个顶点，面数为(x＋y),每个棱被2个面共有，棱数为(3×60)/2，根据欧拉定律，有60＋(x＋y)－(3×60)/2=2，根据键数和顶点，得出(5x＋6y)/2=(3×60)/2，推出x=12，y=20。