Question

【題目】氫氣、納米技術(shù)制成的金屬燃料、非金屬固體燃料已應(yīng)用到社會(huì)生活和高科技領(lǐng)域．
（1）已知短周期金屬元素A和B，其單質(zhì)單位質(zhì)量的燃燒熱大，可用作燃料．其原子的第一至第四電離能如下表所示：

電離能（kJ/mol）	I1	I2	I3	I4
A	899.5	1757.1	14848.7	21006.6
B	738	1451	7733	10540

①根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析，B在周期表中位于區(qū)，其最高價(jià)應(yīng)為；
②若某同學(xué)將B原子的基態(tài)外圍電子排布式寫(xiě)成了ns1np1 ， 違反了原理；
③B元素的第一電離能大于Al，原因是；
（2）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲(chǔ)存問(wèn)題，C60可用作儲(chǔ)氫材料．①已知金剛石中的C﹣C的鍵長(zhǎng)為154.45pm，C60中C﹣C鍵長(zhǎng)為145～140pm，有同學(xué)據(jù)此認(rèn)為C60的熔點(diǎn)高于金剛石，你認(rèn)為是否正確并闡述理由 ．
②C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)碳原子最外層都滿足8電子相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則C60分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為 ．

Answer 1

【答案】
（1）s；+2價(jià)；能量最低；鎂原子3s軌道全充滿，能量較低
（2）不正確，C60是分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵；3：1
【解析】解：（1）表中A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個(gè)突躍，說(shuō)明它們屬于ⅡA族，又它們都是短周期元素，且A的第一電離能比B大，因此A為Be元素，B為Mg元素，①M(fèi)g元素最后填充s電子3S2 ， 為s區(qū)元素，最外層2個(gè)電子，顯+2價(jià)，故答案為：s；+2價(jià)；②由B原子的基態(tài)外圍電子排布式寫(xiě)成了ns1np1 ， 可知，3s能級(jí)未填滿就填充3p能級(jí)，3s能級(jí)能量比3p能級(jí)低，所以違背能量最低原理，故答案為：能量最低原理；③因?yàn)镸g的價(jià)電子排布式是3s2 ， 3S軌道全充滿，能量較低，而Al是3s23p1 ， 所以第一電離能：Mg＞Al，故答案為：鎂原子3S軌道全充滿，能量較低；（2）①因?yàn)镃60構(gòu)成的晶體是分子晶體，影響分子晶體熔點(diǎn)的作用是分子間作用力；而金剛石構(gòu)成的晶體是原子晶體，影響原子晶體熔點(diǎn)的作用是原子間共價(jià)鍵，共價(jià)鍵作用大大與分子間作用力，因此金剛石的熔點(diǎn)高于C60 ， 所以盡管C60中C﹣C鍵的鍵能可能大于金剛石，但其熔化時(shí)并不破壞化學(xué)鍵，因此比較鍵能沒(méi)有意義，故答案：不正確，C60是分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵； ②C60分子中每個(gè)原子只跟相鄰的3個(gè)原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個(gè)C形成的這3個(gè)鍵中，必然有1個(gè)雙鍵，這樣每個(gè)C原子最外層才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，雙鍵數(shù)應(yīng)該是C原子數(shù)的一半，而雙鍵中有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，顯然π鍵數(shù)目為30，一個(gè)C跟身邊的3個(gè)C形成共價(jià)鍵，每條共價(jià)鍵只有一半屬于這個(gè)C原子，所以σ鍵為 +30=90，則C60分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為90：30=3：1，故答案為：3：1． （1）根據(jù)A、B兩原子的第二、三電離能之間都有1個(gè)突躍，它們都是短周期元素推知元素A和元素B，①根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)，B為Mg元素在周期表中位于S區(qū)，其最高價(jià)應(yīng)為+2價(jià)；②由基態(tài)外圍電子排布式可知，3s能級(jí)未填滿就填充3p能級(jí)，而3s能級(jí)能量比3p能級(jí)低；③同周期從左到右第一電離能增大，第IIA與IIIA反常；（2）①根據(jù)分子晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)鍵的鍵能無(wú)關(guān)分析；②C60分子中每個(gè)原子只跟相鄰的3個(gè)原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則每個(gè)C形成的這3個(gè)鍵中，必然有1個(gè)雙鍵，這樣每個(gè)C原子最外層才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，雙鍵數(shù)應(yīng)該是C原子數(shù)的一半，單鍵為σ鍵，雙鍵中有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵．