Question

已知：
（1）测定土壤中铁的含量时需先将三价铁还原为二价铁，再采用邻啡罗啉作显色剂，用比色法测定，若土壤中含有高氯酸盐时会对测定有干扰．相关的反应如下：
4FeCl₃+2NH₂OH?HCl═4FeCl₂+N₂O↑+6HCl+H₂O
①Fe²⁺在基态时，价层电子排布式

 

．
②羟胺（NH₂OH）中N原子的杂化方式

 

．
③Fe²⁺与邻啡罗啉形成的配合物中，配位数为

 

．
（2）硫酸铜晶体的化学式也可以表达为Cu（H₂O）₄SO₄?H₂O晶体，该晶体中含有的化学键类型是

 

．
（3）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、磷化镓及铜锢硒薄膜电池等．其中元素P、As、Se第一电离能由小到大的顺序为：

 

．
（4）①有机太阳能固体电池材料含有高纯度C₆₀，其结构如图1，则1mol C₆₀分子中π键的数目为

 

，C₆₀的晶胞结构如图2，则其配位数为

 

若此晶胞的密度为ρ g/cm³则两个最近C₆₀间的距离为

 

cm（列式表达，已知阿伏伽德罗常数为N_A）

②如果把晶胞顶点与最近三个面心所围成的空隙叫做四面体空隙，第四周期电负性最小的原子可作为容体掺入C₆₀晶体的空隙中，形成具有良好的超导性的掺杂C₆₀化合物．若每个四面体空隙填入一个原子，则全部填满C₆₀晶体的四面体空隙后，所形成的掺杂C₆₀化合物的化学式为

 

．

Answer 1

考点：原子核外电子排布,配合物的成键情况,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）①铁原子失去最外层4s能级2个电子形成Fe²⁺，再根据核外电子排布规律进行书写；
②根据价层电子对互斥理论确定羟胺NH₂OH中N原子的杂化方式；
③配位数就是在配位个体中与一个形成体成键的配位原子的总数；
（2）阴阳离子存在离子键，非金属元素间易形成共价键，配合物中存在配位键；
（3）同一周期，从左到右，元素的第一电离呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于第VIA元素；
 同一主族，从上到下，元素的第一电离逐渐减小；
（4）①利用均摊法计算每个碳原子含有几个σ键，从而计算1mol C₆₀分子中π键的数目；C₆₀采用面心立方最密堆积；
②晶胞中C₆₀分子间的最短距离为d cm，则棱长为2d×

2

2

cm=

2

cm，晶胞的体积=22

2

d³cm³，该晶胞中C₆₀分子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，再结合ρV=m计算；
（4）三个球相切，摆成正三角形，然后上面放第四个球，这样围成的空隙，就叫正四面体空隙，如图所示：在面心立方结构中，每个小立方体对应1个四面体空隙，一共有8个正四面体空隙，上图画出了其中一个，第四周期电负性最小的原子是K，所以晶胞中一共有8个k原子，1+6×

1

2

=4个C₆₀分子，然后求出化学式．

解答： 解：（1）①铁原子失去最外层4s能级2个电子形成Fe²⁺，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，价层电子排布式为3d⁶；
故答案为：3d⁶；
②羟胺（NH₂OH）中氮原子含有3个σ键和1个孤电子对，所以其价层电子对个数是4，该分子属于三角锥形结构，采用sp³杂化；
故答案为：sp³；
③配位数就是在配位个体中与一个形成体成键的配位原子的总数，所以Fe²⁺与邻啡罗啉形成的配合物（形成过程如图1）中，配位数为6；
故答案为：6；
（2）Cu（H₂O）₄SO₄?H₂O中硫酸根离子和Cu（H₂O）₄²⁺存在离子键，O原子和铜原子之间存在配位键，H₂O中H和O之间存在共价键，所以Cu（H₂O）₄SO₄?H₂O中所含的化学键有共价键、离子键、配位键；
故答案为：共价键、离子键、配位键；
（3）As和Se属于同一周期，且As属于第VA族，Se属于第VIA族，所以第一电离能As＞Se，同一主族，从上到下，元素的第一电离逐渐减小，所以第一电离能As＜P，则第一电离能：Se＜As＜P；
故答案为：Se＜As＜P；
（4）①每个碳原子含有的π键个数为

1

2

，所以1molC₆₀分子中π键的数目为

1

2

×60×N_A=30N_A；C₆₀采用面心立方最密堆积，其配位数为12；
故答案为：30N_A；12；
②晶胞中C₆₀分子间的最短距离为d cm，则棱长为2d×

2

2

cm=

2

cm，晶胞的体积=22

2

d³cm³，该晶胞中C₆₀分子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，ρ=

m

V

=

4×720

2 2 d3

，解得d³=720

2

，则d=

3	720 2

；
故答案为：

3	720 2

；
（5）三个球相切，摆成正三角形，然后上面放第四个球，这样围成的空隙，就叫正四面体空隙，如图所示：在面心立方结构中，每个小立方体对应1个四面体空隙，一共有8个正四面体空隙，上图画出了其中一个，第四周期电负性最小的原子是K，所以晶胞中一共有8个K原子，1+6×

1

2

=4个C₆₀分子，故组成 K₈（C₆₀）₄，化学式为K₂C₆₀；
故答案为：K₂C₆₀．

点评：本题目综合性较大，涉及晶体、化学键、杂化轨道、第一电离、晶胞计算等，晶胞计算难度较大，为易错点．