Question

据报道，科研人员应用电子计算机模拟出结构类似C₆₀的物质N₆₀，其每个N原子均以N—N单键结合三个N原子而实现了稳定电子结构，N—N键的键能为167 kJ·mol^-1。另外已知N≡N叁键的键能是942 kJ·mol^-1。请据理论推测出以下数据或信息。

(1)N₆₀分子中N—N键的数目是____________________。

(2)1 mol固态N₆₀完全分解成N₂时的热效应是____________________，热化学方程式为__________。

(3)由(2)可知N₆₀的可能用途是____________________。

(4)多面体的顶点数、面数和棱边数的关系遵循欧拉定理：顶点数+面数－棱边数=2。

若N₆₀分子中只含x个五边形和y个六边形，则x=__________,y=__________。

Answer 1

解析：(1)N原子占有其形成的每一个N—N键的，一个N原子完全占有的N—N键的数目是3×＝1.5，则60个N原子形成N—N键的总数为1.5×60=90。

(2)1 mol N₆₀完全分解生成30 mol N₂，断键过程的热效应为(+167 kJ·mol^-1)×90 mol=+15 030 kJ，成键过程的热效应为(-942 kJ·mol^-1)×30 mol=-28 260 kJ，1 mol N₆₀完全反应时总的热效应为(+15 030 kJ)+(-28 260 kJ)=-13 230 kJ。此反应的热化学方程式为N₆₀(s)30N₂(g)ΔH=-13 230 kJ·mol^-1。

(3)N₆₀分解为N₂时释放大量的能量，可用作高能炸药和火箭推进剂等。

(4)每个五边形完全占有的N原子数是，每个六边形完全占有的N原子数是2。设五边形和六边形的个数分别为x、y，据N原子个数列出x+2y=60，根据欧拉定理列出60+x+y-90=2，联立求解得x=12，y=20。

答案：(1)90　(2)放热13 230 kJ　N₆₀(s)30N₂(g)　ΔH=-13 230 kJ·mol^-1

(3)高能炸药、火箭推进剂等

(4)12　20