Question

7．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(huì)對(duì)測定有干擾．相關(guān)的反應(yīng)如下：
4FeCl₃+2NH₂OH•HCl→4FeCl₂+N₂O↑+6HCl+H₂O

①Fe²⁺在基態(tài)時(shí)，核外電子排布式ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶
②羥胺中（NH₂OH）采用SP³雜化的原子有N、O；羥胺熔沸點(diǎn)較高的原因是NH₂OH分子之間存在氫鍵
③Fe²⁺與鄰啡羅啉形成的配合物中，配位數(shù)為6
④根據(jù)價(jià)層互斥理論，ClO₄^-的空間構(gòu)形為正四面體
（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[Cu（NH₃）₄]SO₄晶體，該晶體中含有的化學(xué)鍵類型是離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵
（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F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對(duì)向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)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）配合物Ni（CO）₄常溫下呈液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機(jī)溶劑．固態(tài)Ni（CO）₄屬于分子晶體；
（5）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．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，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K₂C₆₀．

Answer 1

分析 （1）①鐵是26號(hào)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)N、O原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)，判斷雜化方式；NH₂OH中存在氫鍵，沸點(diǎn)較高；
③由結(jié)構(gòu)可知，F(xiàn)e²⁺與6個(gè)N原子之間形成配位鍵；
④計(jì)算Cl原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)、孤對(duì)電子數(shù)，判斷空間結(jié)構(gòu)；
（2）Cu²⁺提供空軌道，N原子提供孤對(duì)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）F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對(duì)向F偏移，不易提供孤電子對(duì)；
（4）Ni（CO）₄常溫下為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機(jī)溶劑，屬于分子晶體；
（5）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C₆₀分子數(shù)目，第四周期電負(fù)性最小的原子為K，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，晶胞中的8個(gè)頂點(diǎn)可以形成8個(gè)四面體空隙，即C₆₀ 晶體晶胞全部填滿四面體空隙后可以容納8個(gè)K原子，結(jié)合K、C₆₀的數(shù)目之比確定化學(xué)式．

解答 解：（1）①鐵是26號(hào)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；
故答案為：ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
②羥胺分子中，價(jià)層電子對(duì)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；NH₂OH分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)較高，
故答案為：N、O；NH₂OH分子之間存在氫鍵；
③由結(jié)構(gòu)可知，F(xiàn)e²⁺與6個(gè)N原子之間形成配位鍵，故配位數(shù)為6，故答案為：6；
④ClO₄^-的中Cl原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+$\frac{7+1-2×4}{2}$=4、沒有孤對(duì)電子，其空間結(jié)構(gòu)為正四面體，故答案為：正四面體；
（2）Cu²⁺提供空軌道，N原子提供孤對(duì)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）F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對(duì)向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)電子的吸引能力增強(qiáng)，不易提供孤電子對(duì)，NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，
故答案為：F的電負(fù)性比N大，N-F成鍵電子對(duì)向F偏移，導(dǎo)致NF₃中N原子核對(duì)其孤對(duì)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）Ni（CO）₄常溫下為液態(tài)，易溶于CCl₄、苯等有機(jī)溶劑，固態(tài)Ni（CO）₄屬于分子晶體，
故答案為：分子；
（5）從圖可以看出，晶胞中C₆₀數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，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，晶胞有8個(gè)頂點(diǎn)，則可以形成8個(gè)四面體空隙，即可以填充8個(gè)K，則K、C₆₀的數(shù)目之比=8：4=2：1，故填充K后所得化合物為K₂C₆₀，
故答案為：K₂C₆₀．

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、雜化方式、氫鍵、空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、配合物、晶體類型與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)，難度中等．