Question

1．纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域．单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，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表所示：

电离能（kJ/mol）	I1	I2	I3	I4
A	932	1821	15390	21771
B	738	1451	7733	10540

（1）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）ACl₂分子中A的杂化类型为sp杂化．
（3）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．已知金刚石中的C-C的键长为154.45pm，C₆₀中C-C键长为145～140pm，有同学据此认为C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确否，并阐述理由C₆₀为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键．
（4）科学家把C₆₀和钾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．写出基态钾原子的价电子排布式4S¹，该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为3：1．
（5）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N＞C＞Si，NCl₃分子的VSEPR模型为正四面体．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．

Answer 1

分析 （1）由图1电子轨道排布图可知，3s能级未填满就填充3p能级，3s能级能量比3p能级低，违背了能量最低原理；
（2）BeCl₂分子中Be的成2个σ键，杂化轨道数为2，采取sp杂化；
（3）C₆₀是分子晶体，金刚石是原子晶体，决定二者熔沸点的作用力不同；
（4）钾元素位于第四周期ⅠA族，据此写出钾元素价电子排布式；利用均摊法确定K原子和C₆₀分子的个数比；
（5）根据电负性递变规律判断电负性大小；根据价电子对互斥理论确定微粒的理论模型；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，即形成三条共价键外，还形成一条π键，据此判断π键的数目．

解答 解：（1）①由图1电子轨道排布图可知，3s能级未填满就填充3p能级，所以违背能量最低原理，
故答案为：能量最低原理；
（2）BeCl₂分子中Be的成2个σ键，杂化轨道数为2，采取sp杂化，
故答案为：sp杂化；
（3）C₆₀是分子晶体，金刚石是原子晶体，决定二者熔沸点的作用力不同，C₆₀为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键，所以认为C₆₀的熔点高于金刚石是错误的，
故答案为：否；　C₆₀为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键；
（4）钾元素位于第四周期ⅠA族，写出钾元素价电子排布式为4S¹；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，
故答案为：4S¹；3：1；
（5）电负性同周期从左到右，逐渐增大，同主族从上到下，逐渐减小，则电负性由大到小顺序为：N＞C＞Si；
NCl₃中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{5-3×1}{2}$=4，所以原子杂化方式是sp³，价层电子对互斥理论模型为为正四面体构型；
Si₆₀分子中，共价键数目为60×3×$\frac{1}{2}$=90，每三条共价键含有一条π键，数目为：90×$\frac{1}{3}$=30，
故答案为：N＞C＞Si；正四面体；30．

点评 本题考查了位置、结构和性质的关系，题目难度中等，涉及晶胞的计算、电子排布图、杂化类型判断、电负性等知识点，试题知识点较多，充分考查了学生灵活应用基础知识的能力，要求学生能够运用均摊法计算化学键、晶胞的化学式．