Question

6．超导材料是材料研究的热点之一．我国化学家赵忠贤1987年发现了温度为110K的超导材料-铊钡钙铜氧系合金．请回答下列问题：
（1）铊是与铝同主族的第6周期元素，铊的第一电离能比铝小，铊的价电子排布式是6s²6p¹，铊是p区元素．基态铜原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）铊的晶胞结构如图1：铊原子的配位数为8，铊原子半径为200pm，则晶胞的参数a=471pm．（$\sqrt{2}$≈1.4，$\sqrt{3}$≈1.7）
（3）科学家预料，球状碳分子C₅₄₀掺杂金属后，有可能在室温下出现超导现象，那时，超导材料就有可能像半导体材料一样，在世界引起一场工业和技术革命．C₅₄₀的熔点比石墨低（填高或低）的原因是C₅₄₀是分子晶体，石墨是混合晶体，分子晶体的熔点低．
（4）图2有机物是测定铜含量的新铜试剂，N的杂化方式是sp²，分子中有最多有24个原子共平面，测定Cu（I）含量时，N与Cu（I）形成的化学键是配位键．

Answer 1

分析 （1）根据元素周期律，同主族元素从上向下第一电离能减小，铊与铝同主族，核外有6个电子层，价电子排布在第6层上，铜为29号元素，根据核外电子排布规律书写电子排布式；
（2）根据结构图确定铊原子的配位数，晶胞的体对角线为铊原子半径的4倍，据此计算；
（3）C₅₄₀是分子晶体，石墨是混合型晶体，介于原子晶体和分子晶体之间，据此判断熔点；
（4）根据结构简式可知，氮原子周围形成两个共价键，还有一对孤电子对，据此可判断杂化方式，苯环结构中的所有原子共面，甲烷结构中只能有三个原子共面，据此判断共面问题，测定Cu（I）含量时，N原子有孤电子对，亚铜离子有空轨道，据此答题．

解答 解：（1）根据元素周期律，同主族元素从上向下第一电离能减小，所以铊的第一电离能比铝小，铊是与铝同主族，核外有6个电子层，价电子排布在第6层上，所以铊的价电子排布式是6s²6p¹，铊为p区元素，铜为29号元素，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案为：小；6s²6p¹；p；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）根据结构图确定铊原子的配位数为8，铊原子半径为200pm，晶胞的体对角线为铊原子半径的4倍，晶胞的参数a=$\frac{4}{\sqrt{3}}×$200pm=471pm，
故答案为：8；471；
（3）C₅₄₀是分子晶体，石墨是混合型晶体，介于原子晶体和分子晶体之间，分子晶体的熔点低，所以C₅₄₀的熔点比石墨低，
故答案为：低；C₅₄₀是分子晶体，石墨是混合晶体，分子晶体的熔点低；
（4）根据结构简式可知，氮原子周围形成两个共价键，还有一对孤电子对，所以N原子的杂化方式为sp²，苯环结构中的所有原子共面，甲烷结构中只能有三个原子共面，结合分子的结构简式可知，分子中有最多有24个原子共平面，测定Cu（I）含量时，N原子有孤电子对，亚铜离子有空轨道，N与Cu（I）形成配位键，
故答案为：sp²；24；配位．

点评 本题主要考查核外电子排布、晶胞结构及计算、晶体的性质、配合物的相关知识等，中等难度，答题时注意灵活运用基础知识．