Question

8．金属铝、铁、铜与人类生产、生活息息相关．
（1）聚合硫酸铁（简称PFS）的化学式为[Fe（OH）_n（SO₄）_（3-n）/2]_m是常用的水处理剂，与PFS中铁元素价态相同的铁离子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵．
（2）下列关于[Cu（NH₃）₄]SO₄、K₄[Fe（CN）₆]、Na₃A1F₆的说法中正确的有ad（填正确答案标号）．
a．三种物质中含有的化学键类型均有离子键和配位键
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．三种物质的组成元素中第一电离能最大的是氮元素
d．K₄[Fe（CN）₆]与Na₃AIF₆的中心离子具有相同的配位数
（3）已知NF₃与NH₃的空间构型相同，但NF₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因N、H、F三种元素的电负性为F＞N＞H，在NF₃中，共用电子对偏向氟原子，偏离氮原子，使得氮原子上的孤对电子对难以与Cu²⁺形成配位键．
（4）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图所示），a位置上的Cl原子的杂化轨道类型为sp³杂化．已知其中一种化合物的化学式为KCuCl₃，则另一种化合物的化学式为K₂CuCl₃．

（5）用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数的值．对金属铜的测定得到以下结果：铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm．又知铜的密度为9.0g•cm^-3，则铜原子的直径约为$\frac{361}{\sqrt{2}}$或255pm，阿伏加德罗常数的值为6.05×10²³（列式计算，结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）常用的水处理剂，可知铁离子水解生成胶体，则为+3价铁；
（2）a．均含金属离子与配位离子之间的离子键，配位离子中含配位键；
b．不存在NH₃分子；
c．非金属性最强的为F，其电负性最大；
d．由化学式可知，配位数均为6；
（3）根据配合物结构判断，Cu²⁺提供空轨道，NH₃和NF₃中中心原子N原子提供孤电子对，根据NH₃和NF₃中共用电子对的偏转判断；
（4）据图知a位置上的Cl原子形成了2个σ键，同时还有2个孤电子对，其杂化轨道类型为sp³杂化；由于铜的化合价有+1、+2，已知KCuCl₃中铜为+2价，则+1价的铜形成化合物的化学式为K₂CuCl₃；
（5）铜的晶胞为面心立方最密堆积，根据其晶胞的堆积类型判断，三个铜原子相切，形成晶胞的面对角线，由此得到铜原子半径；根据铜摩尔质量=摩尔体积×密度计算．

解答 解：（1）常用的水处理剂，可知铁离子水解生成胶体，则为+3价铁，则铁离子的电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵；
（2）a．晶体中存在化学键类型为配位键和离子键，故a正确；
b．[Cu（NH₃）₄]SO₄中铜离子和氨分子之间形成配位键，不存在NH₃分子，其水溶液中也不含有大量NH₃分子，故b错误；
c．三种物质的组成元素中第一电离能最大的是氟元素，故c错误；
d．K₄[Fe（CN）₆]与Na₃[AlF₆]的中心离子具有相同的配位数，均为6，故d正确；
故答案为：ad；
（3）根据配合物结构判断，Cu²⁺提供空轨道，NH₃和NF₃中中心原子N原子提供孤电子对，由于N、H、F三种元素的电负性为F＞N＞H，在NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu²⁺形成配位键，
故答案为：N、H、F三种元素的电负性为F＞N＞H，在NF₃中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu²⁺形成配位键；
（4）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp³，
一种化合物的化学式为KCuCl₃，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl₃原子团的化合价为-2，其化学式为K₂CuCl₃，
故答案为：sp³杂化；K₂CuCl₃；
（5）根据铜晶胞为面心立方最密堆积，由边长可计算出晶胞的体积V=（361 pm）³≈4.70×10^-23 cm³，根据m=ρ×V=9.00 g•cm^-3×4.70×10^-23cm³=4.23×10^-22g；
由于一个铜晶胞中含有的铜原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4（个），每个铜原子的体积约为=4.70×10^-23 cm³÷4=1.18×10^-23 cm³，则$\frac{1}{6}$×π×d³=1.18×10^-23 cm³，解得铜原子的直径d≈255pm；N_A=$\frac{63.6g/mol}{\frac{1}{4}×4.23×1{0}^{-22}g}$≈6.05×10²³mol^-1，
故答案为：255；6.05×10²³．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及核外电子排布、电离能、配位键、晶体结构等知识点，晶胞计算是该题的难点，题目难度中等．