Question

7．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．根據(jù)要求回答有關(guān)問題：
①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(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：錯(cuò)誤（填“正確”或“錯(cuò)誤”）并闡述理由金剛石屬于原子晶體，熔化時(shí)需要破壞化學(xué)鍵，C₆₀為分子晶體，熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，無需破壞共價(jià)鍵，而分子間作用力較弱，所需能量較低，故C₆₀熔點(diǎn)低于金剛石．
②科學(xué)家把C₆₀和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖所示，該物質(zhì)在低溫時(shí)是一種超導(dǎo)體．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，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28g Si₆₀分子中π鍵的數(shù)目為0.5 N_A．

Answer 1

分析 ①C₆₀為分子晶體，熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，無需破壞共價(jià)鍵，而金剛石屬于原子晶體，熔化時(shí)需要破壞化學(xué)鍵；
②根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C₆₀分子數(shù)目、K原子數(shù)目，進(jìn)而確定K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比；
③Si₆₀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)，所以每個(gè)硅原子和其中兩個(gè)硅原子形成共價(jià)單鍵，和另外的一個(gè)硅原子形成共價(jià)雙鍵，平均每個(gè)Si原子含有0.5個(gè)π鍵．

解答 解：①金剛石屬于原子晶體，熔化時(shí)需要破壞化學(xué)鍵，C₆₀為分子晶體，熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，無需破壞共價(jià)鍵，而分子間作用力較弱，所需能量較低，故C₆₀熔點(diǎn)低于金剛石，
故答案為：錯(cuò)誤；金剛石屬于原子晶體，熔化時(shí)需要破壞化學(xué)鍵，C₆₀為分子晶體，熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，無需破壞共價(jià)鍵，而分子間作用力較弱，所需能量較低，故C₆₀熔點(diǎn)低于金剛石；
②根據(jù)均攤法，可知晶胞中C₆₀分子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2、K原子數(shù)目=12×$\frac{1}{2}$=6，則K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為6：2=3：1，
故答案為：3：1；
③Si₆₀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)，所以每個(gè)硅原子和其中兩個(gè)硅原子形成共價(jià)單鍵，和另外的一個(gè)硅原子形成共價(jià)雙鍵，平均每個(gè)Si原子含有0.5個(gè)π鍵，28g Si₆₀分子中Si原子物質(zhì)的量為$\frac{28g}{28g/mol}$=1mol，分子中含有0.5molπ鍵，則含有π鍵數(shù)目為0.5 N_A，
故答案為：0.5 N_A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞有關(guān)計(jì)算、晶體類型與熔沸點(diǎn)比較，注意掌握均攤法進(jìn)行晶胞計(jì)算，③中關(guān)鍵是判斷形成化學(xué)鍵類型．