Question

（15分）納米技術制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應用到社會生活和高科技領域。單位質量的A和B單質燃燒時均放出大量熱，可用作燃料。已知A和B為短周期元素，其原子的第一至第四電離能如下表所示：

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

（1）某同學根據上述信息，推斷B的核外電子排布如右圖所示，該同學所畫的電子排布圖違背了          。

（2）ACl₂分子中A的雜化類型為         。

（3）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲存問題，C₆₀可用作儲氫材料。已知金剛石中的C－C的鍵長為154.45pm，C₆₀中C－C鍵長為145~140pm，有同學據此認為C₆₀的熔點高于金剛石，你認為是否正確     ，并闡述理由                       。

（4）科學家把C₆₀和鉀摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物， 其晶胞如圖所示，該物質在低溫時是一種超導體。寫出基態鉀原子的價電子排布式          ，該物質的K原子和C₆₀分子的個數比為           。

（5）繼C₆₀后，科學家又合成了Si₆₀、N₆₀，C、Si、N原子電負性由大到小的順序是           ，NCl₃分子的VSEPR模型為         。Si₆₀分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩定結構，則Si₆₀分子中π鍵的數目為       。

 

Answer 1

【答案】

（1）能量最低原理（1分）    （2）sp雜化（2分）

（3）否（1分）、C₆₀為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，無需破壞共價鍵（2分）

（4）4s¹（1分）、3︰1（2分）  （5）N>C>Si（2分）、正四面體（2分）、30（2分）

【解析】（1）根據電離能數據可判斷，A是Be，B是Mg。根據構造原理可知，應該排滿了3s再排3p，剩余違背了能量最低原理。

（2）BeCl₂是直線型結構，中心原子是sp雜化。

（3）C₆₀為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，無需破壞共價鍵；而金剛石形成的晶體是原子晶體，熔化破壞的是共價鍵，所以是錯誤的。

（4）根據構造原理可知，基態鉀原子的價電子排布式是4s¹；根據晶胞的結構可知，含有的_C60是8×1/8＋1＝2，而鉀原子是12×1/2＝6，所以該物質的K原子和C₆₀分子的個數比為3︰1。

（5）非金屬性越強，電負性越大，所以C、Si、N原子電負性由大到小的順序是N>C>Si；NCl₃分子中中心原子含有的孤對電子對數是（5－1×3）÷2＝1，所以其VSEPR模型為正四面體型；根據題意可知，分子中單鍵和雙鍵的個數之比是2︰1的，如果是雙鍵是x，則單鍵是2x，則一定有4x＋2x×2＝4×60，解得x＝30。由于雙鍵是由1個α鍵和1個π鍵構成得，是由π鍵數目是30。