Question

元素周期表中第四周期的金屬元素在生產(chǎn)和科研中有非常重要的使用價(jià)值．
（1）測定土壤中鐵的含量時(shí)需先將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再采用鄰啡羅啉作顯色劑，用比色法測定，若土壤中含有高氯酸鹽時(shí)會對測定有干擾．相關(guān)的反應(yīng)如下：4FeCl₃+2NH₂OH?HCl═4FeCl₂+N₂O+6HCl+H₂O
①Fe³⁺在基態(tài)時(shí)，核外電子排布式

 

．  
 
②羥胺（NH₂OH）中O采用

 

雜化．
③Fe²⁺與鄰啡羅啉形成的配合物中，配體數(shù)為

 

．
（2）向硫酸銅溶液中加入過量氨水，然后加入適量乙醇，溶液中析出深藍(lán)色的晶體[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O，該晶體中含有的化學(xué)鍵類型是

 

．
（3）往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，已知NF₃與NH₃的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是

 

．
（4）現(xiàn)把C₆₀抽象成質(zhì)點(diǎn)，該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，如果把晶胞頂點(diǎn)與最近三個(gè)面心所圍成的空隙叫做四面體空隙，第四周期電負(fù)性最小的原子可作為容體摻入C₆₀晶體的空隙中，形成具有良好的超導(dǎo)性的摻雜C₆₀化合物．若每個(gè)四面體空隙填入一個(gè)原子，則全部填滿C₆₀晶體的四面體空隙后，所形成的摻雜C₆₀化合物的化學(xué)式為

 

．若C₆₀的半徑為apm，則摻雜C₆₀化合物密度為

 

g/cm³．（阿伏加德羅常數(shù)用NA表示）

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,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

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）①鐵是26號元素，鐵原子核外有26個(gè)電子，鐵原子失去2個(gè)電子變成亞鐵離子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出亞鐵離子核外電子排布式；
②根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定羥胺NH₂OH中存在sp³雜化的原子；
③配位數(shù)就是在配位個(gè)體中與一個(gè)形成體成鍵的配位原子的總數(shù)；
（2）Cu²⁺提供空軌道，N原子提供孤對電子，形成配位鍵，N、H原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，內(nèi)界離子與外界離子以離子鍵結(jié)合；
（3）根據(jù)電負(fù)性的角度分析；
（4）三個(gè)球相切，擺成正三角形，然后上面放第四個(gè)球，這樣圍成的空隙，就叫正四面體空隙，在面心立方結(jié)構(gòu)中，每個(gè)小立方體對應(yīng)1個(gè)四面體空隙，一共有8個(gè)正四面體空隙，第四周期電負(fù)性最小的原子是K，所以晶胞中一共有8個(gè)k原子，1+6×

1

2

=4個(gè)C₆₀分子，然后求出化學(xué)式；密度計(jì)算利用公式ρ=

M

V

計(jì)算．

解答： 解：（1）①鐵是26號元素，鐵原子核外有26個(gè)電子，鐵原子失去2個(gè)電子變成亞鐵離子，F(xiàn)e²⁺在基態(tài)時(shí)，核外電子排布式為ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶或[Ar]3d⁶，
故答案為：ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶或[Ar]3d⁶；
②羥胺分子中，價(jià)層電子對為4的原子有N、O原子，所以采用sp³雜化的原子有N、O原子，故答案為：N、O；
③配位數(shù)就是在配位個(gè)體中與一個(gè)形成體成鍵的配位原子的總數(shù)，所以Fe²⁺與鄰啡羅啉形成的配合物（形成過程如圖1）中，配位數(shù)為3，故答案為：3；
（2）Cu²⁺提供空軌道，N原子提供孤對電子，Cu²⁺與NH₃分子之間形成配位鍵，NH₃分子中N、H原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，內(nèi)界離子[Cu（NH₃）₄]²⁺與外界離子SO₄^2-以離子鍵結(jié)合，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵；
（3）N、F、H三種元素的電負(fù)性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對偏向N，而在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，
故答案為：F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，NF₃不易與Cu²⁺形成配離子；
（4）三個(gè)球相切，擺成正三角形，然后上面放第四個(gè)球，這樣圍成的空隙，就叫正四面體空隙，在面心立方結(jié)構(gòu)中，每個(gè)小立方體對應(yīng)1個(gè)四面體空隙，一共有8個(gè)正四面體空隙，第四周期電負(fù)性最小的原子是K，所以晶胞中一共有8個(gè)k原子，1+6×

1

2

=4個(gè)C₆₀分子，故組成 K₈（C₆₀）₄，化學(xué)式為K₂C₆₀；晶胞中含有4個(gè)K₂C₆₀，晶胞的摩爾質(zhì)量為4×（60×12+39×2）g/mol，C₆₀的半徑為apm，則晶胞面對角線為4×apm，則晶胞邊長為

2

2

×4×apm=2

2

a×10^-10cm，則晶胞的摩爾體積為：(2

2

×10-10a)3×NA，密度為

4×(60×12+39×2)

(2 2 ×10-10a)3×NA

，
故答案為：K₂C₆₀、

4×(60×12+39×2)

(2 2 ×10-10a)3×NA

點(diǎn)評：本題目綜合性較大，涉及晶體、化學(xué)鍵、雜化軌道、電負(fù)性、晶胞計(jì)算等，晶胞計(jì)算難度較大，為易錯(cuò)點(diǎn)．