Question

9．C₆₀以其完美的球形結構受到科學家的高度重視，從此掀起了球形分子的研究熱潮．繼C₆₀后，科學家又合成了Si₆₀、N₆₀等球形分子．
（1）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．該物質的K原子和C₆₀分子的個數比為3：1
（2）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π鍵的數目為30
（3）寫試出C₆₀、Si₆₀、N₆₀熔點由高到低的順序為Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀，破壞這三種分子所需要的能量順序為N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀．

Answer 1

分析 （1）利用均攤法確定K原子和C₆₀分子的個數比；
（2）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，所以硅原子周圍有一個雙鍵和兩個單鍵，雙鍵中有一個π鍵，每個硅原子只占有$\frac{1}{2}$個π鍵；
（3）結構相似的分子晶體熔點與其相對分子質量成正比，破壞分子需要斷開化學鍵，元素的化學鍵的穩(wěn)定性與元素的電負性成正比

解答 解：（1）根據均攤法可知，該晶胞中C₆₀個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2，6×2×$\frac{1}{2}$=6，所以K原子和C₆₀分子的個數比為6：2=3：1，故答案為：3：1；
（2）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，所以硅原子周圍有一個雙鍵和兩個單鍵，雙鍵中有一個π鍵，每個硅原子只占有$\frac{1}{2}$個π鍵，所以Si₆₀分子中π鍵的數目為60×$\frac{1}{2}$=30，
故答案為：30；
（3）Si₆₀、N₆₀、C₆₀都是結構相似的分子晶體，分子晶體的熔點與其相對分子質量成正比，相對分子質量越大，分子間作用力越強，熔化所需能量越多，所以熔點Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀，破壞分子需要斷開化學鍵，元素的電負性越大，其形成的化學鍵越穩(wěn)定，斷鍵需要的能量越多，所以破壞分子需要的能量順序為：N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀，
故答案為：Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀；N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀．

點評 本題考查核外電子排布式的書寫、氫鍵、化學式的確定等知識點，明確影響分子晶體中熔點、化學鍵大小的因素，為學習難點．