Question

【題目】C60具有完美的球形結(jié)構(gòu)。之后Si60、N60等球形分子被不斷制備出來。回答下列問題：

（1）Si的核外電子排布式為_______，C和N元素中第一電離能較大的是_______。

（2）富勒烯衍生物具有良好的光電性能，富勒烯（C60）的結(jié)構(gòu)如右圖所示，C60屬于___晶體；C60分子中五元環(huán)與六元環(huán)的數(shù)目比為_____。

（已知簡單多面體的頂點(diǎn)數(shù)V、棱數(shù)E及面數(shù)F間有如下關(guān)系：V－E+F=2）。

（3）N60的晶體中存在的作用力有_____（填字母標(biāo)號）

A．共價鍵 B．離子鍵 C．氫鍵

D．范德華力 E．配位鍵 F．金屬鍵

（4）立方氮化硼（BN）可做磨料，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，二者具有相似性結(jié)構(gòu)的原因是_______。

（5）金屬M（相對原子質(zhì)量為m）與N60形成的化合物晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示（其中白球代表N60，黑球代表金屬M），若其晶胞邊長為k pm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則其密度為______g·cm－3，該化合物中N60的配位數(shù)為______。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p2或[Ar]3s23p2 N 分子 3：5 AD 硼原子核外有3個價電子，氮原子核外有5個價電子。在立方氮化硼晶體中，每個硼原子除了利用3個價電子形成普通的共價鍵外，還可以提供空軌道，接受氮原子的孤對電子，形成一個配位鍵,于是在立方氮化硼晶體中硼原子和氨原子都采取sp3雜化方式,這和金剛石中C原子的軌道雜化方式一樣，就形成了與金剛石類似的正四面體空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 4

【解析】（1）Si是第14號元素，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p2或[Ar]3s23p2，元素C、N屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次增大，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一電離能較大的是是N；（2）C60屬于分子晶體；已知簡單多面體的頂點(diǎn)數(shù)V、棱數(shù)E及面數(shù)F間有如下關(guān)系：V－E+F=2，富勒烯是C60，頂點(diǎn)為60，邊數(shù)：每個碳原子分出來了三個鍵（不考慮雙鍵），而碳原子是兩兩相連，所以一個碳原子占有1.5個鍵，也就是邊數(shù)是頂點(diǎn)數(shù)的1.5倍， 90個，所以總共就有32個面，然后設(shè)五邊形x個，六邊形y個：x+y=32，每個五邊形與五個六邊形相鄰，每個六邊形與三個五邊形和三個六邊形相鄰，所以5x=3y,兩個式子解出x=12，y=20，故C60分子中五元環(huán)與六元環(huán)的數(shù)目比為12：20=3：5；（3）N60是分子晶體，存在的作用力有共價鍵、范德華力，答案選AD；(4)硼原子核外有3個價電子，氮原子核外有5個價電子。在立方氮化硼晶體中，每個硼原子除了利用3個價電子形成普通的共價鍵外，還可以提供空軌道，接受氮原子的孤對電子，形成一個配位鍵,于是在立方氮化硼晶體中硼原子和氨原子都采取sp3雜化方式,這和金剛石中C原子的軌道雜化方式一樣，就形成了與金剛石類似的正四面體空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；（5）根據(jù)均攤法可得，一個晶胞中M的個數(shù)為4個，N60的個數(shù)為8+6=4，一個晶胞的質(zhì)量為 ，晶胞邊長為k pm，則晶胞的體積為（k pm）3=k3，故密度為；該化合物中N60的配位數(shù)為4。