(15分)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下表所示:
电离能(kJ/mol) | I1 | I2 | I3 | I4 |
A | 932 | 1821 | 15390 | 21771 |
B | 738 | 1451 | 7733 | 10540 |
(2)ACl2分子中A的杂化类型为 。
(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 ,并阐述理由 。
(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 ,该物质的K原子和C60分子的个数比为 。
(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 ,NCl3分子的VSEPR模型为 。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 。
(1)能量最低原理(1分) (2)sp杂化(2分)
(3)否(1分)、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(2分)
(4)4s1(1分)、3︰1(2分) (5)N>C>Si(2分)、正四面体(2分)、30(2分)
(1)根据电离能数据可判断,A是Be,B是Mg。根据构造原理可知,应该排满了3s再排3p,剩余违背了能量最低原理。
(2)BeCl2是直线型结构,中心原子是sp杂化。
(3)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;而金刚石形成的晶体是原子晶体,熔化破坏的是共价键,所以是错误的。
(4)根据构造原理可知,基态钾原子的价电子排布式是4s1;根据晶胞的结构可知,含有的C60是8×1/8+1=2,而钾原子是12×1/2=6,所以该物质的K原子和C60分子的个数比为3︰1。
(5)非金属性越强,电负性越大,所以C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是N>C>Si;NCl3分子中中心原子含有的孤对电子对数是(5-1×3)÷2=1,所以其VSEPR模型为正四面体型;根据题意可知,分子中单键和双键的个数之比是2︰1的,如果是双键是x,则单键是2x,则一定有4x+2x×2=4×60,解得x=30。由于双键是由1个α键和1个π键构成得,是由π键数目是30。