Question

17．碳元素是構成物質種類最多的一種元素，許多物質與我們的生活息息相關．
（1）C₆₀可用作儲氫材料．已知金剛石中的C-C的鍵長為154.45pm，C₆₀中C-C鍵長為145～140pm，有同學據此認為C₆₀的熔點高于金剛石，你認為是否正確？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，該物質在低溫時是一種超導體．寫出基態(tài)碳原子的電子排布圖，該物質的K原子和C₆₀分子的個數比為3：1．
（3）繼C₆₀后，科學家又合成了Si₆₀、N₆₀，C、Si、N原子電負性由大到小的順序是N＞C＞Si．Si₆₀分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結構，則Si₆₀分子中Si的雜化類型為sp²．
（4）Fe（CO）₅是一種常見的配合物，可代替四乙基鉛作為汽油的抗爆震劑．
①寫出CO的一種常見等電子體分子的結構式N≡N；兩者相比較沸點高的為CO（填分子式）．
②Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生反應：Fe（CO）₅（s）═Fe（s）+5CO（g），已知：反應過程中，斷裂的化學鍵只有配位鍵，由此判斷該反應所形成的化學鍵類型為金屬鍵．
（5）Ni_XO晶體晶胞結構為NaCl型，由于晶體缺陷，x值為0.88，晶胞邊長為4.28×10^-10m．晶胞中兩個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﹢的最簡整數比為8：3．

Answer 1

分析 （1）熔點的一般規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體；
（2）根據電子排布規(guī)律，寫出碳原子電子排布圖；根據晶胞的分配原則計算出每個晶胞結構各離子的個數，
（3）根據同一周期，同一主族，元素電負性變化規(guī)律，比較元素電負性大��；Si最外層有4個電子，形成4個共用電子對，才滿足8電子穩(wěn)定結構，每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，則每個Si原子形成2個單鍵和一個雙鍵；
（4）①由等電子體定義可知CO的一種常見等電子體為氮氣，CO為極性分子熔點比氮氣高；
②斷裂配位鍵后，配體變?yōu)镃O，中心原子結合成金屬晶體；
（5）由于Ni_XO晶體晶胞結構為NaCl型，所以晶胞中兩個Ni原子之間的最短距離為晶胞面對角線的$\frac{1}{2}$，晶胞面對角線則可由晶胞棱邊長求得，根據Ni_XO中化合價代數和為零可求得晶體中Ni^2﹢與Ni^3﹢的最簡整數比；．

解答 解：（1）熔點的一般規(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）碳原子的原子序數為6，其電子排布圖：； 在晶胞中，K原子和C₆₀分子的個數比為（12÷2）：（8÷8+1）=3：1，
故答案：；3：1；
（3）同一周期，從左到右，電負性逐漸增大，同一主族，從上到下，電負性逐漸減小，因此，原子電負性由大到小的順序是：N＞C＞Si；Si最外層有4個電子，形成4個共用電子對，才滿足8電子穩(wěn)定結構，每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，則每個Si原子形成2個單鍵和一個雙鍵，而每個雙鍵有1個π鍵和1個σ鍵，單鍵中只有1個σ鍵，則每個Si原子含有3個σ鍵，其價層電子對數為3，為sp²雜化；
故答案：N＞C＞Si；sp²．
（4）①CO的等電子體為氮氣，氮氣的結構式為N≡N，對于相對分子質量相等的分子晶體而言，極性分子沸點高，CO為極性分子，氮氣為非極性分子，CO的沸點高，
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晶體晶胞結構為NaCl型，所以晶胞中兩個Ni原子之間的最短距離為晶胞面對角線的$\frac{1}{2}$，由晶胞棱邊長可求得晶胞面對角線為長為：$\sqrt{2}$×4.28×10^-10m，所以$\frac{1}{2}$×4.28×10^-10m=3.03×10^-10m，設晶體中Ni^2﹢與Ni^3﹢的最簡整數比為x：y，根據Ni_XO中化合價代數和為零可知，$\frac{2x+3y}{x+y}$×0.88=2，由此解得x：y=8：3，
故答案為：3.03×10^-10；8：3．

點評 本題主要考查了電離能、電負性、電子排布圖、分子的空間構型、晶胞結構的計算等，試題涉及的知識點較多，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．