Question

[化学-选修3：物质结构与性质]
（1）锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用．
①指出锌元素在周期表中的位置：

 

周期，

 

族，

 

区．
②NH₃分子中氮原子的杂化轨道类型为

 

，基态氮原子的核外电子排布式是

 

；
③如图1表示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通过共价键结合，该化合物的化学式为

 

；该化合物的晶体熔点比干冰高得多，原因是

 

．
（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C₆₀可用作储氢材料．
①已知金刚石中的C-C的键长为154.45pm，C₆₀中C-C键长为140-145pm，有同学据此认为C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确

 

，并阐述理由

 

．
②科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图2所示，该物质在低温时是一种超导体．该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为

 

．
③继C₆₀后，科学家又合成了Si₆₀、N₆₀．C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是

 

．Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则 Si₆₀分子中π键的数目为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）①Zn的原子序数是30，在第四周期，ⅡB 族，ds 区；
②根据N的价层电子对数目，判断杂化方式，根据原子构造原理写出核外电子排布式；
③根据均摊法确定化学式，根据晶体的结构确定晶体性质；
（2）①根据分子晶体的熔点与共价键的键能无关；
②根据电子排布规律，写出钾原子电子排布式；根据晶胞的分配原则计算出每个晶胞结构各离子的个数；
③根据同一周期，同一主族，元素电负性变化规律，比较元素电负性大小；根据每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构，得出每个硅原子只有

1

2

个π键；

解答： 解：（1）①Zn的原子序数是30，在第四周期，ⅡB 族，ds 区，故答案为：四周期；第ⅡB族；ds区；
②根据N的价层电子对数目为

5+3

2

=4，所以N按sp³方式杂化，根据原子构造原理可写出N原子核外电子排布式为：s²2s²2p³，故答案为：sp³杂化；1s²2s²2p³；③根据均摊法可知晶胞中含有X原子的个数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，含有Zn原子个数为4，所以化学式为ZnX，根据晶体的结构可知该晶体是由原子通过共价键作用而形成的晶体，是原子晶体，所以它的熔点比干冰（分子晶体）高得多，故答案为：ZnX； 该晶体为原子晶体；
（2）①尽管C₆₀中C-C键的键能可能大于金刚石，但其熔化时并不破坏化学键，因此比较键能没有意义，
故答案：不正确，C₆₀是分子晶体，熔化时不需破坏化学键；  
②在晶胞中，每个面上有两个钾原子，每个顶点上和体心有一个C₆₀，根据均摊法可知K原子个数为6×2×

1

2

=6，C₆₀分子的个数比为8×

1

8

+1=2；所以K原子个数为和C₆₀分子的个数比为6：2=3：1，故答案：3：1；
③同一周期，从左到右，电负性逐渐增大，同一主族，从上到下，电负性逐渐减小，因此，原子电负性由大到小的顺序是：N＞C＞Si，根据题意，每个硅形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构．显然，双键数应该是Si原子数的一半，而每个双键有1个π键，显然π键数目为30．
故答案：N＞C＞Si；30．

点评：本题主要考查了元素周期表、核外电子排布、电负性、晶胞的计算等知识，有一定的综合性，中等难度．