Question

[物質與結構]（12分）納米技術制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應用到社會生活和高科技領域。單位質量的A和B單質燃燒時均放出大量熱，可用作燃料。已知A和B為短周期元素，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	932	1821	15390	21771
B	738	1451	7733	10540

（1）某同學根據上述信息，推斷B的基態原子核外電子排布如圖所示，該同學所畫的電子排布圖違背了   。

（2）ACl₂分子的空間結構為   (用文字描述)。
（3）我國部分城市霧霾天占全年一半，引起霧霾的PM2.5微細粒子包含(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、有機顆粒物及揚塵等，其中NO₃^－中N原子的雜化方式是      ，與SO₄^2－互為等電子體的分子是   。
（4）科學家把C₆₀和鉀摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物， 其
晶胞如圖所示，該物質在低溫時是一種超導體。該物質的化學式  
為   。

（5）繼C₆₀后，科學家又合成了Si₆₀、N₆₀， Si₆₀分子中每個硅原子只跟相 鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩定結構，則Si₆₀分子中π鍵的數目為   。

Answer 1

（1）泡利不相容原理  
（2） 直線型           
（3） sp²     CCl₄、CF₄ 等
（4） K₃C₆₀
（5） 30 

試題分析：元素AB的第2和第3電離能相差較大，故兩種原子最外層均為2個電子，但B的第一電離能小金屬性強，故AB分別為Be和Mg。（1）該原子的s軌道均排了自旋方向相同的電子，故不符合泡利不相容原理；（2）BeCl₂分子價電子對數為（2+2）÷2=2，故為sp雜化為直線型；（3）NO₃^－中氮的價電子對數為（5+1）÷2=3，為sp2雜化；SO₄^2－互為等電子體的分子為CCl₄、CF₄ 等；（4）該晶胞中黑球有12×1/2=6，C₆₀有8×1/8+1=2，K原子和C₆₀分子的個數比為3：1，化學式為 K₃C₆₀；（5）硅原子應形成4個公用電子對才能達到8電子穩定結構，但其只與3個原子成鍵，因此與其中一個原子形成雙鍵，雙鍵中含有1個π鍵，每個雙鍵兩個硅原子共用，計算為1×1/2×60 =30.