Question

17．高溫超導材料是科學家研究的重點物質(zhì)之一．
（1）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1所示．該富勒烯化合物中的化學式為K₃C₆₀．

（2）某同學畫出的C的基態(tài)原子核外電子軌道表示式（如圖2），該電子排布圖違背了能量最低原理．
（3）金屬鉀采用的是圖3下列A（填字母代號）堆積方式，每個鉀原子的配位數(shù)是8
 
（4）富勒烯（C₆₀）的結(jié)構(gòu)如圖4．
①1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目為90N_A．
②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(jù)此推斷C₆₀的熔點高于金剛石，你認為是否正確并闡述理由：錯誤，因為金剛石是原子晶體，而C₆₀是分子晶體．

Answer 1

分析 （1）利用均攤法確定K原子和C₆₀分子的個數(shù)比；
（2）根據(jù)能量最低原理可知，電子排布時優(yōu)先占據(jù)能量低的軌道；
（3）鉀是體心立方堆積，其配位數(shù)是8；
（4）①利用均攤法計算一個碳原子含有的σ鍵個數(shù)，在計算1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目；
②物質(zhì)的熔點與晶體類型有關(guān)，原子晶體的熔點大于分子晶體．

解答 解：（1）該晶胞中C₆₀個數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，6×2×$\frac{1}{2}$=6，所以K原子和C₆₀分子的個數(shù)比為6：2=3：1，則化學式為K₃C₆₀；故答案為：K₃C₆₀；
（2）根據(jù)能量最低原理可知，電子排布時優(yōu)先占據(jù)能量低的軌道，先排2s軌道后再排2p軌道，所以其軌道排布圖違反了能量最低原理，其電子排布圖為：，
故答案為：能量最低原理；
（3）鉀是體心立方堆積，其配位數(shù)是8，故答案為：A；8；
（4）①1個 C₆₀分子中的一個碳原子含有1.5個σ鍵，所以一個 C₆₀分子中含有90個σ鍵，則1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目為90N_A，
故答案為：90N_A；  
②原子晶體的熔點大于分子晶體，金剛石是原子晶體，C₆₀是分子晶體，物質(zhì)的熔點與鍵長無關(guān)，所以該說法錯誤，故答案為：錯誤，因為金剛石是原子晶體，而C₆₀是分子晶體．

點評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞的計算、電子排布圖等知識點，難度不大，離子配位數(shù)的判斷是學習難點，會運用均攤法計算化學鍵、晶胞的化學式等．