Question

8．當今世界，能源的發(fā)展日益成為全世界、全人類共同關心的問題．
（1）A和B的單質單位質量的燃燒熱大，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表所示：

電離能（kJ/mol）	I1	I2	I3	I4
A	899	1 757	14 840	21 000
B	738	1 451	7 733	10 540

①請根據上述信息，寫出A的核外電子排布式：1s²2s²．
②某同學根據上述信息，推斷B的核外電子排布如圖1所示，該同學所畫的電子排布圖違背了能量最低原理．

（2）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．
①已知金剛石中碳碳鍵的鍵長為154.45pm，C₆₀中碳碳鍵的鍵長為145pm和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否或不正確，理由：C₆₀是分子晶體，金剛石是原子晶體，熔化時C₆₀破壞分子間作用力而金剛石破壞共價鍵，所以C₆₀的沸點低于金剛石．
②科學家把C₆₀和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖2所示，該物質在低溫時是一種超導體．該物質中K原子和C₆₀分子的個數比為3：1．
③繼C₆₀后，科學家又合成Si₆₀、N₆₀，請比較C、Si、N原子電負性由大到小的順序N＞C＞Si．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(wěn)定結構，則一個Si₆₀分子中所含π鍵的數目為30．

Answer 1

分析 （1）表中A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個突躍，說明它們屬于ⅡA族，又它們都是短周期元素，且A的第一電離能比B大，因此A為Be元素，B為Mg元素，
①Be原子核外有4個電子，根據構造原理書寫其原子核外電子排布式；
②由基態(tài)外圍電子排布式可知，3s能級未填滿就填充3p能級，而3s能級能量比3p能級低；
（2）①分子晶體的熔沸點較低、原子晶體熔沸點較高；
②采用均攤法計算晶胞中K原子和C₆₀分子的個數比；
③同一周期元素，元素的電負性隨著原子序數增大而呈增大，同一主族元素電負性隨著原子序數增大而減��；每個硅原子能形成四個共價鍵，但Si₆₀分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，說明其中一個形成硅硅雙鍵，每個硅原子形成$\frac{1}{2}$個雙鍵，雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵．

解答 解：（1）表中A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個突躍，說明它們屬于ⅡA族，又它們都是短周期元素，且A的第一電離能比B大，因此A為Be元素，B為Mg元素，
①Be原子核外有4個電子，根據構造原理知其原子核外電子排布式為1s²2s²，故答案為：1s²2s²；
②由B原子的基態(tài)外圍電子排布式寫成了ns¹np¹，可知，3s能級未填滿就填充3p能級，3s能級能量比3p能級低，所以違背能量最低原理，
故答案為：能量最低原理；
（2）①分子晶體的熔沸點較低、原子晶體熔沸點較高，金剛石是原子晶體、C₆₀是分子晶體，熔化時C₆₀破壞分子間作用力而金剛石破壞共價鍵，所以C₆₀的沸點低于金剛石，
故答案為：否或不正確；C₆₀是分子晶體，金剛石是原子晶體，熔化時C₆₀破壞分子間作用力而金剛石破壞共價鍵，所以C₆₀的沸點低于金剛石；
②該晶胞中K原子個數=$\frac{6×2}{2}$=6、C₆₀個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2，所以晶胞中K原子和C₆₀分子的個數比=6：2=3：1，
故答案為：3：1；
③同一周期元素，元素的電負性隨著原子序數增大而呈增大，同一主族元素電負性隨著原子序數增大而減小，所以這三種元素電負性大小順序是N＞C＞Si；
每個硅原子能形成四個共價鍵，但Si₆₀分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，說明其中一個形成硅硅雙鍵，每個硅原子形成$\frac{1}{2}$個雙鍵，雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵，所以一個Si₆₀分子中所含π鍵的數目為30，
故答案為：N＞C＞Si；30．

點評 本題考查位置結構性質相互關系及應用，涉及晶胞計算、電負性大小比較、晶體熔沸點比較等知識點，這些知識點都是高考高頻點，熟悉元素周期律及晶胞的計算方法，題目難度不大．