Question

16．ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途．回答下列問(wèn)題：
（1）碳的一種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖（a）所示．該單質(zhì)的晶體類(lèi)型為混合晶體，原子間存在的共價(jià)鍵類(lèi)型有σ鍵、π鍵，碳原子的雜化軌道類(lèi)型為sp²．

（2）SiCl₄分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，分子的立體構(gòu)型為正四面體，屬于非極性分子（填“極性”或“非極性”）．
（3）四鹵化硅SiX₄的沸點(diǎn)和二鹵化鉛PbX₂的熔點(diǎn)如圖（b）所示．
①SiX₄的沸點(diǎn)依F、Cl、Br、I次序升高的原因是SiX₄屬于分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越高．
②結(jié)合SiX₄的沸點(diǎn)和PbX₂的熔點(diǎn)的變化規(guī)律，可推斷：依F、Cl、Br、I次序，PbX₂中的化學(xué)鍵的離子性減弱、共價(jià)性增強(qiáng)．（填“增強(qiáng)”“不變”或“減弱”）
（4）碳的另一種單質(zhì)C₆₀可以與鉀形成低溫超導(dǎo)化合物，晶體結(jié)構(gòu)如圖（c）所示．K位于立方體的棱上和立方體的內(nèi)部，此化合物的化學(xué)式為K₃C₆₀；其晶胞參數(shù)為1.4nm，晶體密度為2.0g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）碳的一種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖（a）所示，應(yīng)為石墨，屬于混合型晶體，C原子形成3個(gè)σ鍵；
（2）SiCl₄分子的中心原子為Si，形成4個(gè)σ鍵，具有甲烷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；
（3）由圖象可知四鹵化硅的沸點(diǎn)逐漸升高，為分子晶體，沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，PbX₂的沸點(diǎn)逐漸降低，其中PbF₂為離子晶體，PbBr₂、PbI₂為分子晶體；
（4）K位于棱和體心，C₆₀位于定點(diǎn)和面心，利用均攤法可計(jì)算化學(xué)式，結(jié)合質(zhì)量、體積計(jì)算晶胞的密度大�。�

解答 解：（1）碳的一種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖（a）所示，應(yīng)為石墨，屬于混合型晶體，在石墨晶體中，同層的每一個(gè)碳原子以sp²雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合，六個(gè)碳原子在同一個(gè)平面上形成了正六邊形的環(huán)，伸展成片層結(jié)構(gòu)，在同一平面的碳原子還各剩下一個(gè)p軌道，其中有一個(gè)2p電子．這些p軌道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2雜化軌道構(gòu)成的平面，形成了大π鍵．故答案為：混合晶體；σ鍵、π鍵；sp²；
（2）SiCl₄分子的中心原子為Si，形成4個(gè)σ鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，具有正四面體結(jié)構(gòu)，屬于非極性分子，故答案為：4；正四面體；非極性；
（3）①四鹵化硅的沸點(diǎn)逐漸升高，為分子晶體，沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越高，
故答案為：SiX₄屬于分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越高；
②PbX₂的沸點(diǎn)逐漸降低，其中PbF₂為離子晶體，PbBr₂、PbI₂為分子晶體，可知依F、Cl、Br、I次序，PbX₂中的化學(xué)鍵的離子性減弱、共價(jià)性增強(qiáng)，
故答案為：減弱；增強(qiáng)；
（4）K位于棱和體心，晶胞中的個(gè)數(shù)為12×$\frac{1}{4}$+9=12，C₆₀位于定點(diǎn)和面心，個(gè)數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，化學(xué)式為K₃C₆₀，則晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×837}{{N}_{A}}$g，其晶胞參數(shù)為1.4nm=1.4×10^-7cm，則體積為（1.4×10^-7）³cm³，所以密度為$\frac{\frac{4×837}{{N}_{A}}g}{{（1.4×1{0}^{-7}）}^{3}c{m}^{3}}$=2.0g•cm^-3，
故答案為：K₃C₆₀；2.0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及雜化類(lèi)型、晶胞的計(jì)算以及晶體類(lèi)型的判斷等知識(shí)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，注意把握石墨的晶體類(lèi)型以及成鍵特點(diǎn)，難度中等．