Question

10．配合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有重要的作用．
Ⅰ．向含CuSO₄溶液中加入少量氨水生成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入過(guò)量氨水沉淀溶解，得到深藍(lán)色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，會(huì)析出[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O晶體．
（1）Cu²⁺的價(jià)電子排布圖為：； NH₃的VSEPR模型為正四面體；請(qǐng)解釋加入乙醇后析出晶體的原因乙醇分子的極性比水弱，由于減小溶劑的極性，降低離子化合物Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O的溶解度．
（3）乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）也可與CuCl₂溶液形成配離子，請(qǐng)寫出標(biāo)有配位鍵的該配離子的結(jié)構(gòu)式．乙二胺和三甲胺[N（CH₃）₃]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高得多，原因是乙二胺分子間存在氫鍵而三甲胺沒(méi)有，由于氫鍵的作用力比范德華力大，故乙二胺沸點(diǎn)比三甲胺高．
Ⅱ．配合物Na₂[Fe（CN）₅（NO）]可用于離子檢驗(yàn)．
（4）配合物中碳元素有金剛石、石墨等多種同素異形體．
①石墨晶體中，層內(nèi)C-C鍵的鍵長(zhǎng)為142pm，而金剛石中C-C鍵的鍵長(zhǎng)為154pm．其原因是金剛石中C-C間只存在σ共價(jià)鍵，而石墨層內(nèi)的C-C間不僅存在σ共價(jià)鍵，還有大π鍵．
②石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯（C₆₀），某金屬M(fèi)與C₆₀可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖甲所示，M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部，該材料的化學(xué)式為M₃C₆₀．

③配合物中電負(fù)性最大的元素和電離能最小的元素形成的一種離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙，距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽(yáng)離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為正方體（立方體）．已知該晶胞的密度為ρg•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞邊長(zhǎng)a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm（用含ρ、N_A的計(jì)算式表示）．
④配合物中位于同一周期的三種元素中的兩種，能形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見微粒，推測(cè)與這兩種微粒互為等電子體的微粒SO₃或BF₃或BCl₃．

Answer 1

分析 （1）Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，Cu²⁺的價(jià)層電子數(shù)是9個(gè)，所以Cu²⁺的價(jià)電子為3d⁹；根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論確定NH₃的VSEPR模型；根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
（3）配位鍵由提供孤電子對(duì)的原子指向提供空軌道的原子，該配位原子為N原子，中心原子銅周圍與4個(gè)氮原子相連；氫鍵影響物質(zhì)的溶沸點(diǎn)，乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之間可以形成氫鍵，但三甲胺[N（CH₃）₃]分子之間不能形成氫鍵；
（4）①根據(jù)兩種物質(zhì)的雜化類型分析共價(jià)鍵類型；
②M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部，C₆₀分子位于頂點(diǎn)和面心，利用均攤法確定M原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比，從而確定化學(xué)式；
③根據(jù)晶胞（Na₂O）結(jié)構(gòu)可知，頂點(diǎn)和面心處是陰離子，陽(yáng)離子全部在晶胞內(nèi)，所以與鈉離子最近的陰離子是4個(gè)，即配位數(shù)是4．而距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽(yáng)離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體是正方體．該晶胞中含有4個(gè)陰離子；
④甲、乙都能和丙形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，原子數(shù)總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒，互稱為等電子體．

解答 解：（1）Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu²⁺的價(jià)層電子數(shù)是9個(gè)，所以Cu²⁺的價(jià)電子排布圖為，氨氣分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu)；根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，由于減小溶劑的極性，降低離子化合物Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O的溶解度，
故答案為：
故答案為：； 正四面體；乙醇分子的極性比水弱，由于減小溶劑的極性，降低離子化合物Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O的溶解度；


（3）配位鍵由含有孤電子對(duì)的原子指向含有空軌道的原子，中心原子銅原子具有空軌道，N原子含有孤電子對(duì)，所以該配合物中的配位鍵為：，分子之間可以形成氫鍵使物質(zhì)的溶沸點(diǎn)升高，乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）分子之間可以形成氫鍵，三甲胺[N（CH₃）₃]分子之間不能形成氫鍵，由于氫鍵的作用力比范德華力大，故乙二胺的沸點(diǎn)較高，

故答案為：；乙二胺分子間存在氫鍵而三甲胺沒(méi)有，由于氫鍵的作用力比范德華力大，故乙二胺沸點(diǎn)比三甲胺高；

（4）①金剛石中碳原子以sp³雜化，形成四條雜化軌道，全部形成σ鍵；石墨中碳原子以sp²雜化，形成三條雜化軌道，還有一條為雜化的p軌道，三條雜化軌道形成σ鍵，而未雜化p軌道形成π鍵，所以石墨的C-C鍵的鍵長(zhǎng)短，
故答案為：是金剛石中C-C間只存在σ共價(jià)鍵，而石墨層內(nèi)的C-C間不僅存在σ共價(jià)鍵，還有大π鍵；
②M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部，棱上有12個(gè)M，內(nèi)部有9個(gè)M，其個(gè)數(shù)為12×$\frac{1}{4}$+9=12，C₆₀分子位于頂點(diǎn)和面心，C₆₀分子的個(gè)數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，M原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為3：1，則該材料的化學(xué)式為M₃C₆₀，
故答案為：M₃C₆₀；
③根據(jù)晶胞（Na₂O）結(jié)構(gòu)可知N（Na⁺）：N（O^2-）=2：1，所以頂點(diǎn)和面心處是陰離子，陽(yáng)離子全部在晶胞內(nèi)，所以與鈉離子最近的陰離子是4個(gè)，即配位數(shù)是4．而距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽(yáng)離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體是正方體（立方體）；該晶胞中含有4個(gè)陰離子，所以有有$\frac{{a}^{3}×ρ×{N}_{A}}{62}$=4，解得a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$．
故答案為：正方體（立方體）；$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$；
④甲、乙都能和丙形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，SO₃或BF₃或BCl₃的原子數(shù)都為4，價(jià)電子數(shù)都為24，屬于等電子體，
故答案為：SO₃或BF₃或BCl₃．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、配位鍵、雜化軌道、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算、等電子體等知識(shí)，晶胞結(jié)構(gòu)對(duì)學(xué)生的空間想象有一定的要求，注意利用均攤法進(jìn)行計(jì)算，題目難度中等．