Question

1．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(cè)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(cè)定，若土壤中含有高氯酸鹽時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)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[Ar]3d⁶
②羥胺中（NH₂OH）采用SP³雜化的原子有N、O；羥胺熔沸點(diǎn)較高的原因是因?yàn)榉肿娱g存在較強(qiáng)的氫鍵．
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)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定羥胺NH₂OH中存在sp³雜化的原子，存在氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高；
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)；
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）根據(jù)合物Ni（CO）₄的性質(zhì)熔點(diǎn)、溶解性判斷；
（5）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，如圖所示：在面心立方結(jié)構(gòu)中，每個(gè)小立方體對(duì)應(yīng)1個(gè)四面體空隙，一共有8個(gè)正四面體空隙，上圖畫出了其中一個(gè)，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×$\frac{1}{2}$=4個(gè)C₆₀分子，然后求出化學(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：[Ar]3d⁶，故答案為：[Ar]3d⁶；
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，羥胺存在氫鍵，導(dǎo)致羥胺的熔沸點(diǎn)較高，故答案為：N、O，因?yàn)榉肿娱g存在較強(qiáng)的氫鍵；
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）中，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）N、F、H三種元素的電負(fù)性：F＞N＞H，所以NH₃中共用電子對(duì)偏向N，而在NF₃中，共用電子對(duì)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(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，屬于分子晶體，故答案為：分子；
（5）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，如圖所示：在面心立方結(jié)構(gòu)中，每個(gè)小立方體對(duì)應(yīng)1個(gè)四面體空隙，一共有8個(gè)正四面體空隙，上圖畫出了其中一個(gè)，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×$\frac{1}{2}$=4個(gè)C₆₀分子，故組成K₈（C₆₀）₄，化學(xué)式為K₂C₆₀；
故答案為：K₂C₆₀．

點(diǎn)評(píng) 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)．