Question

超分子在生命科学和物理学等领域中具有重要意义。由Mo将2个C₆₀分子、2个p—甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。

(1)Mo处于第五周期第VIB族，核外电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是________；核外未成对电子数是________个。

(2)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是________(填元素符号)，p—甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有________。(已知吡啶可看做苯分子中的一个CH原子团被N取代的化合物)

(3)已知：C₆₀分子中存在碳碳单、双键；C₆₀分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；C₆₀分子只含有五边形和六边形；多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理：V+F－E=2。则一个C₆₀分子的结构是由_____个五边形和____个六边形组成的球体。用文字简述C₆₀跟F₂在一定条件下反应所得的物质的组成：__________________。

(4)已知：某晶胞中各原子的相对位置可用如图所示的原子坐标表示，其中所有顶点的原子坐标均可以为(0，0，0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中，每个晶胞有2个Mo原子，其中Mo原子坐标是(0，0，0)及(，，)。根据以上信息，推断该晶体的原子堆积方式是_____________。已知该晶体的密度是ρg·cm^-3，Mo的摩尔质量是Mg·mol^-1，阿伏加德罗常数是N_A，晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为_____pm。

Answer

4d5s1 6 C sp2和sp3 12 20 由C60结构和碳的四个价键理论，可知一个碳需连接一个双键，一个双键被两个碳原子共用，故含有60÷2=30个双键，易与活泼的F2发生加成反应生成C60F60 体心立方密堆积

【解析】

(1)Mo处于第五周期第VIB族，核外电子排布与Cr相似，其价电子为4d、5s电子，4d能级上有5个电子、5s能级上有1个电子，据此书写它的基态价电子排布式并判断未成对电子数；

(2)CO提供孤电子对的是C原子、Mo提供空轨道；p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子价层电子对个数有4、3，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型；(3)根据欧拉定理结合“C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键”列式计算；

(4)钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中，每个晶胞有2个Mo原子，根据Mo的原子坐标，可以判断该晶胞中Mo原子位于顶点和体心上，结合晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为体心到顶点的距离为体对角线的一半计算。

(1)Mo处于第五周期第VIB族，核外电子排布与Cr相似，其价电子为4d、5s电子，4d能级上有5个电子、5s能级上有1个电子，基态价电子排布式为4d55s1；核外未成对电子是4d、5s能级上的电子，有6个电子，故答案为：4d55s1；6；

(2)CO提供孤电子对的是C原子、Mo提供空轨道，两个原子形成配位键；p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子价层电子对个数有4、3，根据价层电子对互斥理论，C原子杂化类型为sp3、sp2，故答案为：C；sp3、sp2；

(3)多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：V+F－E=2，即顶点数+面数-棱边数=2；设C60分子中五边形数为x，六边形数为y。依题意可得方程组：(5x+6y) = (3×60)，60+(x+y)- (3×60)＝2，解得：x=12，y=20，即C60分子有12个五边形和20个六边形，由C60结构和碳的四个价键理论，可知一个碳需连接一个双键，一个双键被两个碳原子共用，故含有60÷2=30个双键，与活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60，故答案为：12；20；由C60结构和碳的四个价键理论，可知一个碳需连接一个双键，一个双键被两个碳原子共用，故含有60÷2=30个双键，与活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60；

(4)钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中，每个晶胞有2个Mo原子，其中Mo原子坐标是(0，0，0)及(，，)，则该晶胞中Mo原子位于顶点和体心上，为体心立方密堆积；该晶胞棱长=cm，晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为体心到顶点的距离为体对角线的一半=×cm=××1010pm，故答案为：体心立方密堆积；×cm=××1010。