Question

（8分）【化学—物质结构与性质】
已知a、b、x、y、z五种元素的原子序数依次增大，其中a原子的半径是所有原子中半径最小的，b原子中的电子有6种不同的运动状态，y原子的L层有2对成对电子，z元素的电负性是前四周期中最小的。
（1）x、y两种元素的第一电离能的大小为x      y（填“>”、“<”或“=”），用原子结构的知识解释原因                                         ；
（2）固体物质M的化学式为x a ₅，它的所有原子最外层都符合相应的稀有气体原子的最外电子层结构。则该化合物中a元素的化合价为       和        ；该化合物中x原子的杂化方式为　　　　；
（3）如果把晶胞顶点与最近三个面心所围成的空隙叫做四面体空隙，z原子可作为容体掺入C₆₀晶体的空隙中，形成具有良好的超导性的掺杂C₆₀化合物。现把C₆₀ 抽象成质点，该晶体的晶胞结构如图所示，若每个四面体空隙填入一个z元素的原子，则 z元素全部填满C₆₀晶体的四面体空隙后，所形成的掺杂C₆₀化合物的化学式为     。

Answer 1

（1）>（每空1分），O原子的价电子排布为2s²2p⁴，N原子的价电子排布为2s²2p³，p轨道为半充满比较稳定，比氧原子难以失去电子（2分）
（2）+1  －1（2分）；；sp³（1分）
（4）K₂C₆₀（2分）

本题的重点是通过物质结构理论对物质进行推断。a原子半径最小，故为H，b电子有6种不同运动状态，即有6个电子，为C，yL层有2对电子，共有6个电子，为O，x为N，z的电负性前四周期最小，电负性变化规律为同周期从左到右增大，同主族从上到下减小，故为K。且电负性x<y，NH₅实际为NH₄H ，NH中H为+1价，N进行sp³杂化，后面H为-1价。从图可以看出，C₆₀，有8×+6×=4，该晶胞化为8个正方体（其中4个顶点有C₆₀，构成正四面体），填充8个K，K：C₆₀=2:1，故为K₂C₆₀。