Question

已知：
（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(guān)的反應如下：
4FeCl₃+2NH₂OH?HCl═4FeCl₂+N₂O↑+6HCl+H₂O
①Fe²⁺在基態(tài)時，價層電子排布式

 

．
②羥胺（NH₂OH）中N原子的雜化方式

 

．
③Fe²⁺與鄰啡羅啉形成的配合物中，配位數(shù)為

 

．
（2）硫酸銅晶體的化學式也可以表達為Cu（H₂O）₄SO₄?H₂O晶體，該晶體中含有的化學鍵類型是

 

．
（3）多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵、硫化鎘、磷化鎵及銅錮硒薄膜電池等．其中元素P、As、Se第一電離能由小到大的順序為：

 

．
（4）①有機太陽能固體電池材料含有高純度C₆₀，其結(jié)構(gòu)如圖1，則1mol C₆₀分子中π鍵的數(shù)目為

 

，C₆₀的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，則其配位數(shù)為

 

若此晶胞的密度為ρ g/cm³則兩個最近C₆₀間的距離為

 

cm（列式表達，已知阿伏伽德羅常數(shù)為N_A）

②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．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

 

．

Answer 1

考點：原子核外電子排布,配合物的成鍵情況,晶胞的計算,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）①鐵原子失去最外層4s能級2個電子形成Fe²⁺，再根據(jù)核外電子排布規(guī)律進行書寫；
②根據(jù)價層電子對互斥理論確定羥胺NH₂OH中N原子的雜化方式；
③配位數(shù)就是在配位個體中與一個形成體成鍵的配位原子的總數(shù)；
（2）陰陽離子存在離子鍵，非金屬元素間易形成共價鍵，配合物中存在配位鍵；
（3）同一周期，從左到右，元素的第一電離呈增大趨勢，但第VA族元素第一電離能大于第VIA元素；
 同一主族，從上到下，元素的第一電離逐漸減小；
（4）①利用均攤法計算每個碳原子含有幾個σ鍵，從而計算1mol C₆₀分子中π鍵的數(shù)目；C₆₀采用面心立方最密堆積；
②晶胞中C₆₀分子間的最短距離為d cm，則棱長為2d×

2

2

cm=

2

cm，晶胞的體積=22

2

d³cm³，該晶胞中C₆₀分子個數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，再結(jié)合ρV=m計算；
（4）三個球相切，擺成正三角形，然后上面放第四個球，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，每個小立方體對應1個四面體空隙，一共有8個正四面體空隙，上圖畫出了其中一個，第四周期電負性最小的原子是K，所以晶胞中一共有8個k原子，1+6×

1

2

=4個C₆₀分子，然后求出化學式．

解答： 解：（1）①鐵原子失去最外層4s能級2個電子形成Fe²⁺，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，價層電子排布式為3d⁶；
故答案為：3d⁶；
②羥胺（NH₂OH）中氮原子含有3個σ鍵和1個孤電子對，所以其價層電子對個數(shù)是4，該分子屬于三角錐形結(jié)構(gòu)，采用sp³雜化；
故答案為：sp³；
③配位數(shù)就是在配位個體中與一個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1）中，配位數(shù)為6；
故答案為：6；
（2）Cu（H₂O）₄SO₄?H₂O中硫酸根離子和Cu（H₂O）₄²⁺存在離子鍵，O原子和銅原子之間存在配位鍵，H₂O中H和O之間存在共價鍵，所以Cu（H₂O）₄SO₄?H₂O中所含的化學鍵有共價鍵、離子鍵、配位鍵；
故答案為：共價鍵、離子鍵、配位鍵；
（3）As和Se屬于同一周期，且As屬于第VA族，Se屬于第VIA族，所以第一電離能As＞Se，同一主族，從上到下，元素的第一電離逐漸減小，所以第一電離能As＜P，則第一電離能：Se＜As＜P；
故答案為：Se＜As＜P；
（4）①每個碳原子含有的π鍵個數(shù)為

1

2

，所以1molC₆₀分子中π鍵的數(shù)目為

1

2

×60×N_A=30N_A；C₆₀采用面心立方最密堆積，其配位數(shù)為12；
故答案為：30N_A；12；
②晶胞中C₆₀分子間的最短距離為d cm，則棱長為2d×

2

2

cm=

2

cm，晶胞的體積=22

2

d³cm³，該晶胞中C₆₀分子個數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，ρ=

m

V

=

4×720

2 2 d3

，解得d³=720

2

，則d=

3	720 2

；
故答案為：

3	720 2

；
（5）三個球相切，擺成正三角形，然后上面放第四個球，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，每個小立方體對應1個四面體空隙，一共有8個正四面體空隙，上圖畫出了其中一個，第四周期電負性最小的原子是K，所以晶胞中一共有8個K原子，1+6×

1

2

=4個C₆₀分子，故組成 K₈（C₆₀）₄，化學式為K₂C₆₀；
故答案為：K₂C₆₀．

點評：本題目綜合性較大，涉及晶體、化學鍵、雜化軌道、第一電離、晶胞計算等，晶胞計算難度較大，為易錯點．