Question

氫氣、納米技術(shù)制成的金屬燃料、非金屬固體燃料已應(yīng)用到社會(huì)生活和高科技領(lǐng)域．
（1）已知短周期金屬元素A和B，其單質(zhì)單位質(zhì)量的燃燒熱大，可用作燃料．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	899.5	1757.1	14848.7	21006.6
B	738	1451	7733	10540

①根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析，B在周期表中位于

 

區(qū)，其最高價(jià)應(yīng)為

 

；
②若某同學(xué)將B原子的基態(tài)外圍電子排布式寫成了ns¹np¹，違反了

 

原理；
③B元素的第一電離能大于Al，原因是

 

；
（ 2 ）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲(chǔ)存問題，C₆₀可用作儲(chǔ)氫材料．
①已知金剛石中的C-C的鍵長(zhǎng)為154.45pm，C₆₀中C-C鍵長(zhǎng)為145～140pm，有同學(xué)據(jù)此認(rèn)為C₆₀的熔點(diǎn)高于金剛石，你認(rèn)為是否正確并闡述理由

 

．
②C₆₀分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)碳原子最外層都滿足8電子相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則C₆₀分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,原子核外電子排布,共價(jià)鍵的形成及共價(jià)鍵的主要類型

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個(gè)突躍，它們都是短周期元素推知元素A和元素B，
①根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)，B為Mg元素在周期表中位于S區(qū)，其最高價(jià)應(yīng)為+2價(jià)；
②由基態(tài)外圍電子排布式可知，3s能級(jí)未填滿就填充3p能級(jí)，而3s能級(jí)能量比3p能級(jí)低；
③同周期從左到右第一電離能增大，第IIA與IIIA反常；
（2）①根據(jù)分子晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)鍵的鍵能無關(guān)分析；
②C₆₀分子中每個(gè)原子只跟相鄰的3個(gè)原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個(gè)C形成的這3個(gè)鍵中，必然有1個(gè)雙鍵，這樣每個(gè)C原子最外層才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，雙鍵數(shù)應(yīng)該是C原子數(shù)的一半，單鍵為σ鍵，雙鍵中有1個(gè)σ鍵、1個(gè)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(gè)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，
①M(fèi)g元素最后填充s電子3S²，為s區(qū)元素，最外層2個(gè)電子，顯+2價(jià)，故答案為：s；+2價(jià)；
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(jí)未填滿就填充3p能級(jí)，3s能級(jí)能量比3p能級(jí)低，所以違背能量最低原理，
故答案為：能量最低原理；
③因?yàn)镸g的價(jià)電子排布式是3s²，3S軌道全充滿，能量較低，而Al是3s²3p¹，所以第一電離能：Mg＞Al，
故答案為：鎂原子3S軌道全充滿，能量較低；
（2）①因?yàn)镃₆₀構(gòu)成的晶體是分子晶體，影響分子晶體熔點(diǎn)的作用是分子間作用力；而金剛石構(gòu)成的晶體是原子晶體，影響原子晶體熔點(diǎn)的作用是原子間共價(jià)鍵，共價(jià)鍵作用大大與分子間作用力，因此金剛石的熔點(diǎn)高于C₆₀，所以盡管C₆₀中C-C鍵的鍵能可能大于金剛石，但其熔化時(shí)并不破壞化學(xué)鍵，因此比較鍵能沒有意義，
故答案：不正確，C₆₀是分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵；  
②C₆₀分子中每個(gè)原子只跟相鄰的3個(gè)原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個(gè)C形成的這3個(gè)鍵中，必然有1個(gè)雙鍵，這樣每個(gè)C原子最外層才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，雙鍵數(shù)應(yīng)該是C原子數(shù)的一半，而雙鍵中有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，顯然π鍵數(shù)目為30，一個(gè)C跟身邊的3個(gè)C形成共價(jià)鍵，每條共價(jià)鍵只有一半屬于這個(gè)C原子，所以σ鍵為

60×2

2

+30=90，則C₆₀分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為90：30=3：1，
故答案為：3：1．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布規(guī)律、電離能、分子結(jié)構(gòu)、σ鍵與π鍵等，題目難度中等，注意理解電離能與最外層電子數(shù)、元素化合價(jià)關(guān)系．