Question

（8分）【化學—物質結構與性質】
已知a、b、x、y、z五種元素的原子序數依次增大，其中a原子的半徑是所有原子中半徑最小的，b原子中的電子有6種不同的運動狀態，y原子的L層有2對成對電子，z元素的電負性是前四周期中最小的。
（1）x、y兩種元素的第一電離能的大小為x      y（填“>”、“<”或“=”），用原子結構的知識解釋原因                                         ；
（2）固體物質M的化學式為x a ₅，它的所有原子最外層都符合相應的稀有氣體原子的最外電子層結構。則該化合物中a元素的化合價為       和        ；該化合物中x原子的雜化方式為　　　　；
（3）如果把晶胞頂點與最近三個面心所圍成的空隙叫做四面體空隙，z原子可作為容體摻入C₆₀晶體的空隙中，形成具有良好的超導性的摻雜C₆₀化合物。現把C₆₀ 抽象成質點，該晶體的晶胞結構如圖所示，若每個四面體空隙填入一個z元素的原子，則 z元素全部填滿C₆₀晶體的四面體空隙后，所形成的摻雜C₆₀化合物的化學式為     。

Answer 1

（1）>（每空1分），O原子的價電子排布為2s²2p⁴，N原子的價電子排布為2s²2p³，p軌道為半充滿比較穩定，比氧原子難以失去電子（2分）
（2）+1  －1（2分）；；sp³（1分）
（4）K₂C₆₀（2分）

本題的重點是通過物質結構理論對物質進行推斷。a原子半徑最小，故為H，b電子有6種不同運動狀態，即有6個電子，為C，yL層有2對電子，共有6個電子，為O，x為N，z的電負性前四周期最小，電負性變化規律為同周期從左到右增大，同主族從上到下減小，故為K。且電負性x<y，NH₅實際為NH₄H ，NH中H為+1價，N進行sp³雜化，后面H為-1價。從圖可以看出，C₆₀，有8×+6×=4，該晶胞化為8個正方體（其中4個頂點有C₆₀，構成正四面體），填充8個K，K：C₆₀=2:1，故為K₂C₆₀。