Question

自從1985年發(fā)現(xiàn)了富勒烯以來，由于其具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，越來越受到人
們的關(guān)注．
（1）富勒烯（C₆₀）在液相中用FeCl₃催化可生成二聚體，過程見圖1．
①Fe³⁺基態(tài)時(shí)核外電子排布式為

 

；
②1molC₆₀分子中含σ鍵數(shù)目為

 

；
③富勒烯二聚體中碳原子雜化軌道類型有

 

．
（2）C₆₀的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，則與每個(gè)C₆₀分子緊鄰的C₆₀分子有

 

個(gè)．
（3）我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)杯[8]芳烴（如圖3所示）能與C₆₀形成包合物（如圖4），
①杯[8]芳烴底部8個(gè)羥基間的作用為

 

；
②杯[8]芳烴包合物中C₆₀與杯芳烴間的作用力為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：

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3個(gè)電子變成鐵離子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫鐵離子的核外電子排布式；
②利用均攤法計(jì)算每個(gè)碳原子含有幾個(gè)σ鍵，從而計(jì)算1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目；
③根據(jù)富勒烯二聚體中可以看出大多數(shù)碳原子每個(gè)C原子和其它三個(gè)C原子成鍵，為三個(gè)δ鍵和一個(gè)π鍵以及有4個(gè)碳原子每個(gè)C原子和其它四個(gè)C原子成鍵，為四個(gè)δ鍵，由此判斷雜化類型；
（2）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，以晶胞中頂點(diǎn)上的C₆₀分子為研究對(duì)象，與它距離最近等距離的C₆₀分子分布在立方體的面心上，每個(gè)C₆₀分子被8個(gè)立方體共用，有12個(gè)面與之相連，所以每個(gè)C₆₀分子周圍與它距離最近等距離的C₆₀分子有12個(gè)；
（3）①O的非金屬性很強(qiáng)，在羥基之間存在氫鍵；
②分子之間存在范德華力．

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3個(gè)電子變成鐵離子，根據(jù)構(gòu)造原理可知鐵離子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵ 或[Ar]3d⁵；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵ 或[Ar]3d⁵；
②每個(gè)碳原子含有的σ鍵個(gè)數(shù)為

3

2

，所以1mol C₆₀分子中σ鍵的數(shù)目=

3

2

×60×N_A=90N_A，故答案為：90N_A；
③從富勒烯二聚體中可以看出大多數(shù)碳原子每個(gè)C原子和其它三個(gè)C原子成鍵，為三個(gè)δ鍵和一個(gè)π鍵，故雜化類型為sp²雜化，有4個(gè)碳原子每個(gè)C原子和其它四個(gè)C原子成鍵，為四個(gè)δ鍵，故雜化類型為sp³雜化；
故答案為：sp²、sp³；
（2）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，以晶胞中頂點(diǎn)上的C₆₀分子為研究對(duì)象，與它距離最近等距離的C₆₀分子分布在立方體的面心上，每個(gè)C₆₀分子被8個(gè)立方體共用，有12個(gè)面與之相連，所以每個(gè)C₆₀分子周圍與它距離最近等距離的C₆₀分子有12個(gè)，故答案為：12；
（3）①O的非金屬性很強(qiáng)，所以杯[8]芳烴底部8個(gè)羥基間的作用為氫鍵，故答案為：氫鍵；
②分子之間存在范德華力，所以杯[8]芳烴包合物中C₆₀與杯芳烴間的作用力為范德華力，故答案為：范德華力．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了氫鍵、原子的雜化方式、晶胞的空間構(gòu)型、離子核外電子排布式的書寫，知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)，難度中等．