Question

9．C₆₀以其完美的球形结构受到科学家的高度重视，从此掀起了球形分子的研究热潮．继C₆₀后，科学家又合成了Si₆₀、N₆₀等球形分子．
（1）科学家把C₆₀和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯 化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体．该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为3：1
（2）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
（3）写试出C₆₀、Si₆₀、N₆₀熔点由高到低的顺序为Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀，破坏这三种分子所需要的能量顺序为N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀．

Answer 1

分析 （1）利用均摊法确定K原子和C₆₀分子的个数比；
（2）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，所以硅原子周围有一个双键和两个单键，双键中有一个π键，每个硅原子只占有$\frac{1}{2}$个π键；
（3）结构相似的分子晶体熔点与其相对分子质量成正比，破坏分子需要断开化学键，元素的化学键的稳定性与元素的电负性成正比

解答 解：（1）根据均摊法可知，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：3：1；
（2）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，所以硅原子周围有一个双键和两个单键，双键中有一个π键，每个硅原子只占有$\frac{1}{2}$个π键，所以Si₆₀分子中π键的数目为60×$\frac{1}{2}$=30，
故答案为：30；
（3）Si₆₀、N₆₀、C₆₀都是结构相似的分子晶体，分子晶体的熔点与其相对分子质量成正比，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔化所需能量越多，所以熔点Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀，破坏分子需要断开化学键，元素的电负性越大，其形成的化学键越稳定，断键需要的能量越多，所以破坏分子需要的能量顺序为：N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀，
故答案为：Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀；N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀．

点评 本题考查核外电子排布式的书写、氢键、化学式的确定等知识点，明确影响分子晶体中熔点、化学键大小的因素，为学习难点．