Question

能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力．

 （1）太陽能熱水器中常使用一種以鎳或鎳合金空心球為吸收劑的太陽能吸熱涂層，寫出基態(tài)鎳原子的核外電子排布式

 

．
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光電性能，在太陽能電池的應(yīng)用上具有非常光明的前途．富勒烯（C₆₀）的結(jié)構(gòu)如圖1，分子中碳原子軌道的雜化類型為

 

；1 mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目為

 

．
（3）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲存問題，富勒烯C₆₀可用作儲氫材料．科學(xué)家把C₆₀ 和K摻雜在一起制造了一種富勒烯與鉀的化合物，該物質(zhì)在低溫時是一種超導(dǎo)體，其晶胞如圖2所示，該物質(zhì)的K原子和C₆₀分子的個數(shù)比為

 

．
（4）繼C₆₀后，科學(xué)家又合成了Si₆₀、N₆₀、．C、Si、N原子電負性由大到小的順序是

 

；這三種元素對應(yīng)的最高價含氧酸的酸性順序為

 

；Si₆₀、N₆₀、C₆₀ 三種晶體屬于

 

晶體，晶體的熔沸點由高到低的順序為

 

，你的理由是

 

；三種晶體的穩(wěn)定性順序為

 

，你的理由是：

 

．
（5）金屬酞菁配合物在硅太陽能電池中有重要作用，一種金屬鎂酞菁配合物的結(jié)構(gòu)如下圖，請在圖3中用箭頭表示出配位鍵．
（6）除太陽能電池外，化學(xué)燃料電池在電子工業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用．以多孔的鉑為電極，采用圖4裝置在兩極分別通入CH₃OH和O₂，使其在KOH溶液中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電該燃料電池的A端為電池的

 

極，該電極表面的電極反應(yīng)式為

 

，B端為電池的

 

極，該表面的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：原子核外電子排布,配合物的成鍵情況,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別,化學(xué)電源新型電池

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）鎳是28號元素，原子核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)鎳原子的核外電子排布式的簡化形式；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定雜化方式，利用均攤法計算每個碳原子含有幾個σ鍵，從而計算1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目；
（3）根據(jù)電子排布規(guī)律，寫出鉀原子電子排布式；根據(jù)晶胞的分配原則計算出每個晶胞結(jié)構(gòu)各離子的個數(shù)；
（4）同一主族元素知，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一周期元素中，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而增大；最高價含氧酸的酸性與非金屬性一致，非金屬性越強，最高價含氧酸的酸性越強；分子晶體的熔沸點與相對分子質(zhì)量成正比；穩(wěn)定性與鍵能有關(guān)，元素的電負性越大，其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，斷鍵需要的能量越多，故越穩(wěn)定；
（5）配位鍵由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子；
（6）燃料電池中，通入燃料甲醇的電極為負極，電極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，通入氧氣的電極為正極，電極反應(yīng)為2O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負極上發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)電子流向，A為負極，B為正極來判斷回答．

解答： 解：（1）鎳是28號元素，原子核外有28個電子，根據(jù)構(gòu)造原理基態(tài)鎳原子的核外電子排布式的簡化形式為[Ar]3d⁸4s²，故答案為：[Ar]3d⁸4s²；
（2）每個碳原子含有的σ鍵個數(shù)且不含孤電子對，所以采用sp² 雜化，每個碳原子含有的σ鍵個數(shù)為

3

2

，所以1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目=

3

2

 N_A=90N_A，故答案為：sp²，90N_A；
（3）在晶胞中，每個面上有兩個鉀原子，每個頂點上和體心有一個C₆₀，根據(jù)均攤法可知K原子個數(shù)為6×

1

2

×2=6，C₆₀分子的個數(shù)比為8×

1

8

+1=2；所以K原子個數(shù)為和C₆₀分子的個數(shù)比為6：2=3：1，故答案：3：1；
（4）同一主族元素知，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一周期元素中，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而增大，所以C、Si、N原子電負性由大到小的順序是N＞C＞Si；最高價含氧酸的酸性與非金屬性一致，非金屬性越強，最高價含氧酸的酸性越強，所以最高價含氧酸的酸性順序為HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃；
根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷，他們屬于分子晶體，又由于分子晶體的熔沸點與相對分子質(zhì)量成正比，所以晶體的熔沸點由高到低的順序為Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀；穩(wěn)定性與鍵能有關(guān)，元素的電負性越大，其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，斷鍵需要的能量越多，故越穩(wěn)定，所以穩(wěn)定性順序為：N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀；
故答案為：N＞C＞Si；HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃；分子；Si₆₀＞N₆₀＞C₆₀；分子晶體的熔沸點與相對分子質(zhì)量成正比，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點越高；N₆₀＞C₆₀＞Si₆₀；穩(wěn)定性與鍵能有關(guān)，元素的電負性越大，其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，斷鍵需要的能量越多，故越穩(wěn)定；
（5）配位鍵由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子，所以該配合物中的配位鍵為：
，故答案為：；
（6）燃料電池中，通入燃料甲醇的電極為負極，電極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，通入氧氣的電極為正極，電極反應(yīng)為2O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負極上發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)電子流向，A為負極，B為正極，故答案為：負；CH₃OH-6e^-+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O；正；2O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

點評：本題對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布式的書寫、化學(xué)鍵的計算、雜化方式等知識點以及電極反應(yīng)的書寫，高考熱點，會利用均攤法解答問題，難度中等．