Question

9．配合物Na₂[Fe（CN）₅（NO）]可用于離子檢驗．
（1）該配合物中中心離子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵
（2）該配合物中不存在的相互作用是BC（填字母）
A．離子鍵   B．金屬鍵  C．氫鍵   D．極性共價鍵   E．配位鍵
（3）該配合物中碳元素有金剛石、石墨等多種同素異形體．
①石墨烯（指單層石墨）中碳原子的雜化形式分別為sp²雜化
②石墨晶體中，層內(nèi)C-C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C-C鍵的鍵長為154pm．其原因是C原子之間形成了大π鍵．
③石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯（C₆₀），某金屬M與C₆₀可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖1所示，M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部．該材料的化學(xué)式為M₃C₆₀

（4）配合物中電負(fù)性最大的元素和電離能最小的元素形成的一種離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體為正方體（立方體）．已知該晶胞的密度為ρg•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm（用含ρ、N_A的計算式表示）．
（5）配合物中位于同一周期的三種元素中的兩種，能形成原子個數(shù)比為1：3的常見微粒，推測這兩種微粒的空間構(gòu)型為平面三角形．

Answer 1

分析 （1）配合物Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中中心離子為鐵離子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律來寫；
（2）配合物中存在由配離子與鈉離子的離子鍵，氮氧之間的極性共價鍵，鐵離子和配之間的配位鍵；
（3）①石墨烯中碳原子周圍有三個共價鍵，據(jù)此判斷碳原子的雜化方式；
②根據(jù)兩種物質(zhì)的雜化類型分析共價鍵類型；
③根據(jù)均攤法計算晶胞中M原子數(shù)目、C₆₀個數(shù)，進(jìn)而確定化學(xué)式；
（4）配合物中電負(fù)性最大的元素和電離能最小的元素形成的一種離子化合物為氧化鈉，根據(jù)晶胞（Na₂O）結(jié)構(gòu)可知，頂點和面心處是陰離子，陽離子全部在晶胞內(nèi)，所以與鈉離子最近的陰離子是4個，即配位數(shù)是4．而距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體是正方體．該晶胞中含有4個陰離子；
（5）甲、乙都能和丙形成原子個數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，中心原子含σ鍵電子對數(shù)為3對．

解答 解：（1）鐵原子失去最外層4s能級2個電子，然后失去3d能級上的1個電子形成Fe³⁺，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵；
（2）A．Na⁺與[Fe（CN）₅（NO）]^2-之間存在離子鍵，故A不選；
B．配合物Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中不存在金屬單質(zhì)，無金屬鍵，故B選；
C．N、O、F元素的電負(fù)性較強，對應(yīng)的氫化物或含氫化合物可形成氫鍵，配合物Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中不存在氫鍵，故C選；
D．碳氮原子間形成極性共價鍵，故D不選；
E．NO分子、CN^-與Fe³⁺形成配位鍵，故E不選；
故答案為：BC；
 （3）①石墨烯中碳原子周圍有三個共價鍵，碳原子的雜化方式為sp²，
故答案為：sp²雜化；
②金剛石中碳原子以sp³雜化，形成四條雜化軌道，全部形成σ鍵；石墨中碳原子以sp²雜化，形成三條雜化軌道，還有一條為雜化的p軌道，三條雜化軌道形成σ鍵，而未雜化p軌道形成π鍵，所以石墨的C-C鍵的鍵長短，
故答案為：C原子之間形成了大π鍵；
③晶胞中，M原子個數(shù)=8+12×$\frac{1}{4}$+1=12、C₆₀個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則C₆₀與M原子個數(shù)之比=4：12=1：3，其化學(xué)式為 M₃C₆₀，
故答案為：M₃C₆₀；
（4）配合物中電負(fù)性最大的元素和電離能最小的元素形成的一種離子化合物為氧化鈉，根據(jù)晶胞（Na₂O）結(jié)構(gòu)可知N（Na⁺）：N（O^2-）=2：1，所以頂點和面心處是陰離子，即黑色球為O^2-，陽離子全部在晶胞內(nèi)，即白色球為Na⁺離子，所以與鈉離子最近的陰離子是4個，即配位數(shù)是4．而距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體是正方體（立方體）；該晶胞中含有4個陰離子，所以有$\frac{{a}^{3}×ρ×{N}_{A}}{62}$=4，解得a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$．
故答案為：正方體（立方體）；$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$；
（5）甲、乙都能和丙形成原子個數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，中心原子含σ鍵電子對數(shù)為3對，CO₃^2-含有的電子對數(shù)=3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=3，NO₃^-含有的電子對數(shù)=$\frac{5+1-2×3}{2}$=3，所以都是平面三角形結(jié)構(gòu)，
故答案為：平面三角形．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、化學(xué)鍵、雜化軌道、晶胞結(jié)構(gòu)與計算，晶胞結(jié)構(gòu)對學(xué)生的空間想象有一定的要求，注意利用均攤法進(jìn)行計算，題目難度中等．