Question

材料科学发展日新月异。

（1）某太阳能吸热涂层以镍或镍合金空心球为吸收剂，基态镍原子的价层电子排布式是____________。某镍配合物结构如图5所示，分子内含有的作用力有_______________（填序号）。

A.氢键       B.离子键       C.共价键       D.金属键        E.配位键

（2）某金属M与C₆₀可制备一种超导材料，晶胞如图1所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该材料的化学式为__________________。

（3）碳的一种同素异形体——石墨，其晶体结构如图2所示，碳原子的杂化方式_____________，图3虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞含碳原子个数为________________个。

（4）有机太阳能固体电池材料含有高纯度C₆₀，其结构如图4，1molC₆₀分子中π键的数目为_______ ，C₆₀的晶胞结构如图4，则一个C₆₀分子周围有_________个紧邻C₆₀分子，其固体属于___________晶体。C₆₀能在溶剂二硫化碳中溶解而不溶于水的原因是_________________。已知该晶胞的密度为ρ g·cm^-3则两个最近C₆₀间的距离为_________________ nm（列出计算式，已知阿伏伽德罗常数的值为N_A）。

Answer

3d84s2 :ACE M3C60 sp2 4 30NA 12 分子 C60与二氧化硫都是非极性分子，相似相溶，而水是极性分子 ×107

【解析】本题考查《物质结构与性质》，（1）Ni位于VIII族，即Ni的价电子包括最外层电子和次外层的d能级，Ni的价电子排布式为3d84s2，根据图5的Ni和N之间存在配位键，N=C、C－C、N－O、C－H、O－H之间是共价键或极性共价键，O…H之间存在氢键，故选项ACE正确；（2）C60位于晶胞的顶点和面心，个数为8×1/8＋6×1/2=4，M位于棱上和体心，个数为12×1/4＋9=12，化学式为M3C60；（3）根据图2，石墨中碳原子形成3个C－C，无孤电子对，因此杂化类型为sp2，根据图3碳原子位于顶点、棱上、面心、体心，因此个数为8×1/8＋4×1/4＋1＋2×1/2=4；（4）C60中一个碳原子有2个C－C，1个C=C，根据均摊法，1个碳原子有1/2个π键，1molC60中含有π键的数目是60×1/2×NA=30NA，C60属于分子晶体，一个C60分子周围有12个紧邻的C60，C60与二氧化硫都是非极性分子，相似相溶，而水是极性分子；C60的晶胞与干冰的晶胞相似，设棱长为acm，晶胞的质量为(8×1/8＋6×1/2)×720/NAg=2880/NAg，晶胞的体积为a3cm3，根据密度的定义，ρ=2880/NA a3，a= ，两个最近C60间距离是面心对角线的一半，即××107nm。

点睛：本题（2）、（3）对晶胞的结构的认识，采用均摊法，确认微粒的个数，顶点是占1/8，棱上是1/4，面心是1/2，体心属于全部，如M原子有12个在棱上，9个晶胞内部，因此M原子个数为12×1/4＋9=12；根据石墨结构，每一个碳原子形成三个平面六边形，形成3个C－C，无孤电子对，因此杂化类型为sp2，与金刚石中碳杂化类型不同；分子晶体晶胞的结构，应熟悉干冰晶胞结构。