Question

17．高溫超導(dǎo)材料是科學(xué)家研究的重點(diǎn)物質(zhì)之一．
（1）科學(xué)家把C₆₀和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖1所示．該富勒烯化合物中的化學(xué)式為K₃C₆₀．

（2）某同學(xué)畫出的C的基態(tài)原子核外電子軌道表示式（如圖2），該電子排布圖違背了能量最低原理．
（3）金屬鉀采用的是圖3下列A（填字母代號(hào)）堆積方式，每個(gè)鉀原子的配位數(shù)是8
 
（4）富勒烯（C₆₀）的結(jié)構(gòu)如圖4．
①1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目為90N_A．
②已知：金剛石中的C-C的鍵長(zhǎng)為154.45pm，C₆₀中C-C鍵長(zhǎng)為145～140pm．有同學(xué)據(jù)此推斷C₆₀的熔點(diǎn)高于金剛石，你認(rèn)為是否正確并闡述理由：錯(cuò)誤，因?yàn)榻饎偸�是原子晶體，而C₆₀是分子晶體．

Answer 1

分析 （1）利用均攤法確定K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比；
（2）根據(jù)能量最低原理可知，電子排布時(shí)優(yōu)先占據(jù)能量低的軌道；
（3）鉀是體心立方堆積，其配位數(shù)是8；
（4）①利用均攤法計(jì)算一個(gè)碳原子含有的σ鍵個(gè)數(shù)，在計(jì)算1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目；
②物質(zhì)的熔點(diǎn)與晶體類型有關(guān)，原子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體．

解答 解：（1）該晶胞中C₆₀個(gè)數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，6×2×$\frac{1}{2}$=6，所以K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為6：2=3：1，則化學(xué)式為K₃C₆₀；故答案為：K₃C₆₀；
（2）根據(jù)能量最低原理可知，電子排布時(shí)優(yōu)先占據(jù)能量低的軌道，先排2s軌道后再排2p軌道，所以其軌道排布圖違反了能量最低原理，其電子排布圖為：，
故答案為：能量最低原理；
（3）鉀是體心立方堆積，其配位數(shù)是8，故答案為：A；8；
（4）①1個(gè) C₆₀分子中的一個(gè)碳原子含有1.5個(gè)σ鍵，所以一個(gè) C₆₀分子中含有90個(gè)σ鍵，則1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目為90N_A，
故答案為：90N_A；  
②原子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體，金剛石是原子晶體，C₆₀是分子晶體，物質(zhì)的熔點(diǎn)與鍵長(zhǎng)無關(guān)，所以該說法錯(cuò)誤，故答案為：錯(cuò)誤，因?yàn)榻饎偸�是原子晶體，而C₆₀是分子晶體．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞的計(jì)算、電子排布圖等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，離子配位數(shù)的判斷是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，會(huì)運(yùn)用均攤法計(jì)算化學(xué)鍵、晶胞的化學(xué)式等．