Question

【題目】C60具有完美的球形結(jié)構(gòu)。之后Si60、N60等球形分子被不斷制備出來(lái)�；卮鹣铝袉栴}：

（1）Si 的核外電子排布式為____________，C和N元素中第一電離能較大的是________________。

（2）富勒烯衍生物具有良好的光電性能，富勒烯(C60)的結(jié)構(gòu)如圖所示，C60屬于________晶體；C60中C原子的雜化類型為__________________。

（3）N60的晶體中存在的作用力有____________（填字母）。

A.共價(jià)鍵 B.離子鍵 C.氫鍵 D.范德華力 E.配位鍵 F.金屬鍵

（4）立方氮化硼(BN)可做磨料，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，二者具有相似性結(jié)構(gòu)的原因是______________________________________________。

（5）金屬M(fèi)(相對(duì)原子質(zhì)量為m)與N60形成的化合物晶體結(jié)構(gòu)如圖所示(其中白球代表N60，黑球代表金屬M(fèi))，其晶胞邊長(zhǎng)為k pm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則其密度為_______g·cm-3，該化合物中N60的配位數(shù)為__________________。

Answer 1

【答案】 1s22s32p63s23p2 或[Ar]3s23p2 N 分子 sp2 AD 硼原子核外有3個(gè)價(jià)電子，氮原子核外有5個(gè)價(jià)電子。在立方氮化硼晶體中，每個(gè)硼原子除了利用3個(gè)價(jià)電子形成的共價(jià)鍵外，還可以提供空軌道，接受氮原子的孤對(duì)電子，形成一個(gè)配位鍵，于是在立方氮化硼晶體中硼原子和氮原子都采取sp3雜化方式，這和金剛石中C原子的軌道雜化方式一樣，就形成了與金剛石類似的正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 或 4

【解析】（1）Si原子核外有14個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出Si的核外電子排布式。用同周期元素第一電離能的變化規(guī)律比較C和N的第一電離能。

（2）C60屬于分子晶體。C60中每個(gè)碳原子形成3個(gè)碳碳σ鍵和1個(gè)π鍵，C原子的雜化類型為sp2雜化。

（3）N60由分子構(gòu)成，N60分子間存在范德華力，N60分子內(nèi)N原子間存在共價(jià)鍵。

（4）立方氮化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相似的原因是：硼原子核外有3個(gè)價(jià)電子，氮原子核外有5個(gè)價(jià)電子。在立方氮化硼晶體中，每個(gè)硼原子除了利用3個(gè)價(jià)電子形成的共價(jià)鍵外，還可以提供空軌道，接受氮原子的孤對(duì)電子，形成一個(gè)配位鍵，于是在立方氮化硼晶體中硼原子和氮原子都采取sp3雜化方式，這和金剛石中C原子的軌道雜化方式一樣，就形成了與金剛石類似的正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（5）用“均攤法”確定晶胞中粒子的個(gè)數(shù)，從而確定晶體的化學(xué)式，由晶胞邊長(zhǎng)計(jì)算晶胞體積，1mol晶體的質(zhì)量除以1mol晶體的體積計(jì)算晶體的密度。根據(jù)晶胞觀察M的配位數(shù)，由個(gè)數(shù)比確定N60的配位數(shù)。

（1）Si原子核外有14個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，Si的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2。同周期從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)，C和N都是第二周期元素，第一電離能：CN，第一電離能較大的是N。

（2）C60屬于分子晶體。C60中每個(gè)碳原子形成3個(gè)碳碳σ鍵和1個(gè)π鍵，C原子的雜化類型為sp2雜化。

（3）N60由分子構(gòu)成，N60分子間存在范德華力，N60分子內(nèi)N原子間存在共價(jià)鍵；答案選AD。

（4）立方氮化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相似的原因是：硼原子核外有3個(gè)價(jià)電子，氮原子核外有5個(gè)價(jià)電子。在立方氮化硼晶體中，每個(gè)硼原子除了利用3個(gè)價(jià)電子形成的共價(jià)鍵外，還可以提供空軌道，接受氮原子的孤對(duì)電子，形成一個(gè)配位鍵，于是在立方氮化硼晶體中硼原子和氮原子都采取sp3雜化方式，這和金剛石中C原子的軌道雜化方式一樣，就形成了與金剛石類似的正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（5）用“均攤法”，1個(gè)晶胞中含M：4個(gè)，含N60：8+6=4個(gè)，M與N60的個(gè)數(shù)比為1:1，晶體的化學(xué)式為MN60；晶胞邊長(zhǎng)為kpm，晶胞的體積為（k10-10cm）3，1mol晶體的體積為（k10-10cm）34NA；1mol晶體的質(zhì)量為（m+6014）g；該化合物的密度為（m+6014）g[（k10-10cm）34NA]=g/cm3=g/cm3。根據(jù)晶胞，M的配位數(shù)為4，M與N60的個(gè)數(shù)比為1:1，該化合物中N60的配位數(shù)為4。