Question

17．碳元素是構(gòu)成物質(zhì)種類最多的一種元素，許多物質(zhì)與我們的生活息息相關(guān)．
（1）C₆₀可用作儲(chǔ)氫材料．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？不正確，（填“正確”或“不正確”）理由是C₆₀是分子晶體，金剛石是原子晶體．
（2）科學(xué)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(zhì)在低溫時(shí)是一種超導(dǎo)體．寫出基態(tài)碳原子的電子排布圖，該物質(zhì)的K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為3：1．
（3）繼C₆₀后，科學(xué)家又合成了Si₆₀、N₆₀，C、Si、N原子電負(fù)性由大到小的順序是N＞C＞Si．Si₆₀分子中每個(gè)硅原子只跟相鄰的3個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則Si₆₀分子中Si的雜化類型為sp²．
（4）Fe（CO）₅是一種常見(jiàn)的配合物，可代替四乙基鉛作為汽油的抗爆震劑．
①寫出CO的一種常見(jiàn)等電子體分子的結(jié)構(gòu)式N≡N；兩者相比較沸點(diǎn)高的為CO（填分子式）．
②Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Fe（CO）₅（s）═Fe（s）+5CO（g），已知：反應(yīng)過(guò)程中，斷裂的化學(xué)鍵只有配位鍵，由此判斷該反應(yīng)所形成的化學(xué)鍵類型為金屬鍵．
（5）Ni_XO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值為0.88，晶胞邊長(zhǎng)為4.28×10^-10m．晶胞中兩個(gè)Ni原子之間的最短距離為3.03×10^-10m（精確至0.01）．若晶體中的Ni分別為Ni^2﹢、Ni^3﹢，此晶體中Ni^2﹢與Ni^3﹢的最簡(jiǎn)整數(shù)比為8：3．

Answer 1

分析 （1）熔點(diǎn)的一般規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體；
（2）根據(jù)電子排布規(guī)律，寫出碳原子電子排布圖；根據(jù)晶胞的分配原則計(jì)算出每個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)各離子的個(gè)數(shù)，
（3）根據(jù)同一周期，同一主族，元素電負(fù)性變化規(guī)律，比較元素電負(fù)性大��；Si最外層有4個(gè)電子，形成4個(gè)共用電子對(duì)，才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個(gè)硅原子只跟相鄰的3個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，則每個(gè)Si原子形成2個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵；
（4）①由等電子體定義可知CO的一種常見(jiàn)等電子體為氮?dú)�，CO為極性分子熔點(diǎn)比氮?dú)飧撸?br />②斷裂配位鍵后，配體變?yōu)镃O，中心原子結(jié)合成金屬晶體；
（5）由于Ni_XO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以晶胞中兩個(gè)Ni原子之間的最短距離為晶胞面對(duì)角線的$\frac{1}{2}$，晶胞面對(duì)角線則可由晶胞棱邊長(zhǎng)求得，根據(jù)Ni_XO中化合價(jià)代數(shù)和為零可求得晶體中Ni^2﹢與Ni^3﹢的最簡(jiǎn)整數(shù)比；．

解答 解：（1）熔點(diǎn)的一般規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，C₆₀屬于分子晶體，金剛石屬于原子晶體，所以金剛石的熔點(diǎn)大于C₆₀；
故答案：不正確，C₆₀是分子晶體，金剛石是原子晶體；
（2）碳原子的原子序數(shù)為6，其電子排布圖：； 在晶胞中，K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為（12÷2）：（8÷8+1）=3：1，
故答案：；3：1；
（3）同一周期，從左到右，電負(fù)性逐漸增大，同一主族，從上到下，電負(fù)性逐漸減小，因此，原子電負(fù)性由大到小的順序是：N＞C＞Si；Si最外層有4個(gè)電子，形成4個(gè)共用電子對(duì)，才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個(gè)硅原子只跟相鄰的3個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，則每個(gè)Si原子形成2個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵，而每個(gè)雙鍵有1個(gè)π鍵和1個(gè)σ鍵，單鍵中只有1個(gè)σ鍵，則每個(gè)Si原子含有3個(gè)σ鍵，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，為sp²雜化；
故答案：N＞C＞Si；sp²．
（4）①CO的等電子體為氮?dú)�，氮�(dú)獾慕Y(jié)構(gòu)式為N≡N，對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量相等的分子晶體而言，極性分子沸點(diǎn)高，CO為極性分子，氮?dú)鉃榉菢O性分子，CO的沸點(diǎn)高，
故答案為：N≡N；CO；
②此配體的中心原子為金屬原子，由于斷裂的是中心原子和配體之間的配位鍵，所以斷裂后配體形成CO，中心原子間形成金屬鍵成為金屬晶體，
故答案為：金屬鍵；
（5）由于Ni_XO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以晶胞中兩個(gè)Ni原子之間的最短距離為晶胞面對(duì)角線的$\frac{1}{2}$，由晶胞棱邊長(zhǎng)可求得晶胞面對(duì)角線為長(zhǎng)為：$\sqrt{2}$×4.28×10^-10m，所以$\frac{1}{2}$×4.28×10^-10m=3.03×10^-10m，設(shè)晶體中Ni^2﹢與Ni^3﹢的最簡(jiǎn)整數(shù)比為x：y，根據(jù)Ni_XO中化合價(jià)代數(shù)和為零可知，$\frac{2x+3y}{x+y}$×0.88=2，由此解得x：y=8：3，
故答案為：3.03×10^-10；8：3．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了電離能、電負(fù)性、電子排布圖、分子的空間構(gòu)型、晶胞結(jié)構(gòu)的計(jì)算等，試題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．