Question

【題目】氫氣、納米技術制成的金屬燃料、非金屬固體燃料已應用到社會生活和高科技領域．
（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)，其最高價應為；
②若某同學將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，必須解決它的儲存問題，C60可用作儲氫材料．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，有同學據(jù)此認為C60的熔點高于金剛石，你認為是否正確并闡述理由 ．
②C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成共價鍵，且每個碳原子最外層都滿足8電子相對穩(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

【答案】
（1）s；+2價；能量最低；鎂原子3s軌道全充滿，能量較低
（2）不正確，C60是分子晶體，熔化時不需破壞化學鍵；3：1
【解析】解：（1）表中A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個突躍，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，①Mg元素最后填充s電子3S2 ， 為s區(qū)元素，最外層2個電子，顯+2價，故答案為：s；+2價；②由B原子的基態(tài)外圍電子排布式寫成了ns1np1 ， 可知，3s能級未填滿就填充3p能級，3s能級能量比3p能級低，所以違背能量最低原理，故答案為：能量最低原理；③因為Mg的價電子排布式是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因為C60構(gòu)成的晶體是分子晶體，影響分子晶體熔點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，影響原子晶體熔點的作用是原子間共價鍵，共價鍵作用大大與分子間作用力，因此金剛石的熔點高于C60 ， 所以盡管C60中C﹣C鍵的鍵能可能大于金剛石，但其熔化時并不破壞化學鍵，因此比較鍵能沒有意義，故答案：不正確，C60是分子晶體，熔化時不需破壞化學鍵； ②C60分子中每個原子只跟相鄰的3個原子形成共價鍵，且每個原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個C形成的這3個鍵中，必然有1個雙鍵，這樣每個C原子最外層才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，雙鍵數(shù)應該是C原子數(shù)的一半，而雙鍵中有1個σ鍵、1個π鍵，顯然π鍵數(shù)目為30，一個C跟身邊的3個C形成共價鍵，每條共價鍵只有一半屬于這個C原子，所以σ鍵為 +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． （1）根據(jù)A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個突躍，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)，其最高價應為+2價；②由基態(tài)外圍電子排布式可知，3s能級未填滿就填充3p能級，而3s能級能量比3p能級低；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)分子晶體的熔點與共價鍵的鍵能無關分析；②C60分子中每個原子只跟相鄰的3個原子形成共價鍵，且每個原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個C形成的這3個鍵中，必然有1個雙鍵，這樣每個C原子最外層才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，雙鍵數(shù)應該是C原子數(shù)的一半，單鍵為σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵、1個π鍵．