Question

8．金屬鋁、鐵、銅與人類生產、生活息息相關．
（1）聚合硫酸鐵（簡稱PFS）的化學式為[Fe（OH）_n（SO₄）_（3-n）/2]_m是常用的水處理劑，與PFS中鐵元素價態相同的鐵離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵．
（2）下列關于[Cu（NH₃）₄]SO₄、K₄[Fe（CN）₆]、Na₃A1F₆的說法中正確的有ad（填正確答案標號）．
a．三種物質中含有的化學鍵類型均有離子鍵和配位鍵
b．[Cu（NH₃）₄]SO₄中含有NH₃分子，其水溶液中也含有大量NH₃分子
c．三種物質的組成元素中第一電離能最大的是氮元素
d．K₄[Fe（CN）₆]與Na₃AIF₆的中心離子具有相同的配位數
（3）已知NF₃與NH₃的空間構型相同，但NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因N、H、F三種元素的電負性為F＞N＞H，在NF₃中，共用電子對偏向氟原子，偏離氮原子，使得氮原子上的孤對電子對難以與Cu²⁺形成配位鍵．
（4）氯和鉀與不同價態的銅可生成兩種化合物，其陰離子均為無限長鏈結構（如圖所示），a位置上的Cl原子的雜化軌道類型為sp³雜化．已知其中一種化合物的化學式為KCuCl₃，則另一種化合物的化學式為K₂CuCl₃．

（5）用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數的值．對金屬銅的測定得到以下結果：銅晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361pm．又知銅的密度為9.0g•cm^-3，則銅原子的直徑約為$\frac{361}{\sqrt{2}}$或255pm，阿伏加德羅常數的值為6.05×10²³（列式計算，結果保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）常用的水處理劑，可知鐵離子水解生成膠體，則為+3價鐵；
（2）a．均含金屬離子與配位離子之間的離子鍵，配位離子中含配位鍵；
b．不存在NH₃分子；
c．非金屬性最強的為F，其電負性最大；
d．由化學式可知，配位數均為6；
（3）根據配合物結構判斷，Cu²⁺提供空軌道，NH₃和NF₃中中心原子N原子提供孤電子對，根據NH₃和NF₃中共用電子對的偏轉判斷；
（4）據圖知a位置上的Cl原子形成了2個σ鍵，同時還有2個孤電子對，其雜化軌道類型為sp³雜化；由于銅的化合價有+1、+2，已知KCuCl₃中銅為+2價，則+1價的銅形成化合物的化學式為K₂CuCl₃；
（5）銅的晶胞為面心立方最密堆積，根據其晶胞的堆積類型判斷，三個銅原子相切，形成晶胞的面對角線，由此得到銅原子半徑；根據銅摩爾質量=摩爾體積×密度計算．

解答 解：（1）常用的水處理劑，可知鐵離子水解生成膠體，則為+3價鐵，則鐵離子的電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵；
（2）a．晶體中存在化學鍵類型為配位鍵和離子鍵，故a正確；
b．[Cu（NH₃）₄]SO₄中銅離子和氨分子之間形成配位鍵，不存在NH₃分子，其水溶液中也不含有大量NH₃分子，故b錯誤；
c．三種物質的組成元素中第一電離能最大的是氟元素，故c錯誤；
d．K₄[Fe（CN）₆]與Na₃[AlF₆]的中心離子具有相同的配位數，均為6，故d正確；
故答案為：ad；
（3）根據配合物結構判斷，Cu²⁺提供空軌道，NH₃和NF₃中中心原子N原子提供孤電子對，由于N、H、F三種元素的電負性為F＞N＞H，在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu²⁺形成配位鍵，
故答案為：N、H、F三種元素的電負性為F＞N＞H，在NF₃中，共用電子對偏向F，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu²⁺形成配位鍵；
（4）a位置上Cl原子成2個單鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數為4，雜化軌道類型為：sp³，
一種化合物的化學式為KCuCl₃，其中銅元素為+2價，故另一種化合物中銅為+1價，CuCl₃原子團的化合價為-2，其化學式為K₂CuCl₃，
故答案為：sp³雜化；K₂CuCl₃；
（5）根據銅晶胞為面心立方最密堆積，由邊長可計算出晶胞的體積V=（361 pm）³≈4.70×10^-23 cm³，根據m=ρ×V=9.00 g•cm^-3×4.70×10^-23cm³=4.23×10^-22g；
由于一個銅晶胞中含有的銅原子數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4（個），每個銅原子的體積約為=4.70×10^-23 cm³÷4=1.18×10^-23 cm³，則$\frac{1}{6}$×π×d³=1.18×10^-23 cm³，解得銅原子的直徑d≈255pm；N_A=$\frac{63.6g/mol}{\frac{1}{4}×4.23×1{0}^{-22}g}$≈6.05×10²³mol^-1，
故答案為：255；6.05×10²³．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及核外電子排布、電離能、配位鍵、晶體結構等知識點，晶胞計算是該題的難點，題目難度中等．