Question

I．德國和美國科學(xué)家首先制出由20個(gè)碳原子組成的空心籠狀分子C₂₀，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成如圖．
①C₂₀分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵；
②多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)+棱邊數(shù)=2，請(qǐng)回答：C₂₀分子共有

 

個(gè)正五邊形，共有

 

條棱邊．
Ⅱ．A、B、C是短周期非金屬元素，核電荷數(shù)依次增大．A原子外圍電子排布為ns²np²，C是地殼中含量最多的元素．D元素的核電荷數(shù)為29．請(qǐng)用對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)或化學(xué)式填空：
（1）A、B、C的第一電離能由小到大的順序?yàn)?div id="dlhlfxp" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（2）分子（AB）₂中鍵與鍵之間的夾角為180°，并有對(duì)稱性，每個(gè)原子最外層電子數(shù)均滿足八電子，其結(jié)構(gòu)式為

 

，1mol該分子中含有π鍵的數(shù)目為

 

．該分子中碳原子的雜化軌道類型是

 

，該分子屬于

 

分子（填“極性”或“非極性”）．
（3）基態(tài)D原子的電子排布式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：I．每條共價(jià)鍵被兩個(gè)碳原子共有，根據(jù)歐拉定理計(jì)算；
II．由題意可知，A、B、C、D四種元素分別是C、N、O、Cu；
（1）根據(jù)第一電離能遞變規(guī)律得到答案；
（2）（CN）₂中鍵與鍵之間的夾角為180°，C最外層電子數(shù)為4，N原子最外層電子數(shù)為5，且每個(gè)原子最外層電子數(shù)均滿足八電子推斷其結(jié)構(gòu)式；根據(jù)結(jié)構(gòu)式判斷π鍵數(shù)目，根據(jù)結(jié)構(gòu)式判斷雜化類型，根據(jù)其對(duì)稱性判斷其分子類型；
（3）根據(jù)Cu的原子序數(shù)為29，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則寫出核外電子排布式．

解答： 解：I．頂點(diǎn)數(shù)為20，每條共價(jià)鍵被兩個(gè)碳原子共有，所以棱數(shù)為

20×3

2

=30；根據(jù)歐拉定理，面數(shù)=30+2-20=12，
故答案為：12、30；
II．（1）第一電離能從左到右呈增大趨勢(shì)，由于N原子2p軌道半充滿，較為穩(wěn)定，其第一電離能較大，O原子2p軌道比N原子多一個(gè)電子，容易失去第一個(gè)電子，N原子第一電離能大于O原子，第一電離能從小到大順序?yàn)椋篊＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（2）（CN）₂中鍵與鍵之間的夾角為180°，C最外層電子數(shù)為4，N原子最外層電子數(shù)為5，且每個(gè)原子最外層電子數(shù)均滿足八電子，則C、N原子之間以C≡N結(jié)合，C還有一個(gè)未成對(duì)電子，故兩個(gè)C原子形成一對(duì)共用電子對(duì)，則其結(jié)構(gòu)式為：；根據(jù)結(jié)構(gòu)式可知，分子內(nèi)含有4條π鍵，則1mol該分子中含有4molπ鍵，結(jié)構(gòu)中含有兩條C≡N，即有2條2p軌道未參與雜化，判斷雜化類型為sp雜化，由于其分子具有對(duì)稱性，又由于鍵與鍵之間的夾角為180°，呈直線型，屬于非極性分子，
故答案為：、4N_A（或2.408×10²⁴）、sp、非極性；
（3）Cu的原子序數(shù)為29，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則寫出核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布規(guī)律、電離能、雜化理論、分子結(jié)構(gòu)、晶胞結(jié)構(gòu)等，難度中等．