Question

7．元素周期表中第四周期的金屬元素在生產和科研中有非常重要的使用價值．
（1）測定土壤中鐵的含量時需先將三價鐵還原為二價鐵，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會對測定有干擾．相關的反應如下：
4FeCl₃+2NH₂OH•HCl→4FeCl₂+N₂O↑+6HCl+H₂O

①Fe²⁺在基態時，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，配位數為6
④根據價層互斥理論，ClO₄^-的空間構形為正四面體
（2）向硫酸銅溶液中加入過量氨水，然后加入適量乙醇，溶液中析出深藍色的[Cu（NH₃）₄]SO₄晶體，該晶體中含有的化學鍵類型是離子鍵、共價鍵、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的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，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，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑．固態Ni（CO）₄屬于分子晶體；
（5）如果把晶胞頂點與最近三個面心所圍成的空隙叫做四面體空隙，第四周期電負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性的摻雜C₆₀ 化合物．現把C₆₀抽象成質點，該晶體的晶胞結構如圖所示，若每個四面體空隙填入一個原子，則全部填滿C₆₀ 晶體的四面體空隙后，所形成的摻雜C₆₀ 化合物的化學式為K₂C₆₀．

Answer 1

分析 （1）①鐵是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去2個電子變成亞鐵離子，根據構造原理寫出亞鐵離子核外電子排布式；
②根據N、O原子價層電子對數，判斷雜化方式；NH₂OH中存在氫鍵，沸點較高；
③由結構可知，Fe²⁺與6個N原子之間形成配位鍵；
④計算Cl原子價層電子對數、孤對電子數，判斷空間結構；
（2）Cu²⁺提供空軌道，N原子提供孤對電子，形成配位鍵，N、H原子之間以共價鍵結合，內界離子與外界離子以離子鍵結合；
（3）F的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，不易提供孤電子對；
（4）Ni（CO）₄常溫下為液態，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，屬于分子晶體；
（5）根據均攤法計算晶胞中C₆₀分子數目，第四周期電負性最小的原子為K，晶胞頂點與最近三個面心所圍成的空隙叫做四面體空隙，晶胞中的8個頂點可以形成8個四面體空隙，即C₆₀ 晶體晶胞全部填滿四面體空隙后可以容納8個K原子，結合K、C₆₀的數目之比確定化學式．

解答 解：（1）①鐵是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去2個電子變成亞鐵離子，Fe²⁺在基態時核外電子排布式為ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
故答案為：ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
②羥胺分子中，價層電子對為4的原子有N、O原子，所以采用sp³雜化的原子有N、O原子；NH₂OH分子之間存在氫鍵，沸點較高，
故答案為：N、O；NH₂OH分子之間存在氫鍵；
③由結構可知，Fe²⁺與6個N原子之間形成配位鍵，故配位數為6，故答案為：6；
④ClO₄^-的中Cl原子價層電子對數為4+$\frac{7+1-2×4}{2}$=4、沒有孤對電子，其空間結構為正四面體，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原子之間以共價鍵結合，內界離子[Cu（NH₃）₄]²⁺與外界離子SO₄^2-以離子鍵結合，
故答案為：離子鍵、共價鍵、配位鍵；
（3）F的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，不易提供孤電子對，NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，
故答案為：F的電負性比N大，N-F成鍵電子對向F偏移，導致NF₃中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強，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，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，固態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數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞頂點與最近三個面心所圍成的空隙叫做四面體空隙，晶胞有8個頂點，則可以形成8個四面體空隙，即可以填充8個K，則K、C₆₀的數目之比=8：4=2：1，故填充K后所得化合物為K₂C₆₀，
故答案為：K₂C₆₀．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、氫鍵、空間構型、化學鍵、配合物、晶體類型與性質、晶胞計算等，綜合考查物質結構主干知識，難度中等．