Question

7．不銹鋼以其優(yōu)異的抗腐蝕性能越來越受到人們的青睞，它主要是由鐵、鉻、鎳、銅、碳等元素所組成的合金．
Ⅰ．氯化鐵溶液用于檢驗食用香精乙酰乙酸乙酯時，會生成紫色配合物，其配離子結構如圖1所示．

（1）此配合物中，鐵離子的價電子排布式為3d⁵．
（2）此配合物的-C₂H₅中C-H間形成化學鍵的原子軌道分別是碳原子的sp³雜化軌道；氫原子的1s軌道．
Ⅱ．（1）金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無色揮發(fā)性液體Ni（CO）_n，與Ni（CO）_n中配體互為等電子體的離子的化學式為CN^-或C₂^2-（寫出一個即可）．
（2）銅是第四周期最重要的過渡元素之一，其單質及化合物具有廣泛用途．已知CuH晶體結構單元如圖2所示．該化合物的密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數的值為N_A，則該晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$cm（用含ρ和N_A的式子表示）．
Ⅲ．硼元素在化學中有很重要的地位，硼及其化合物廣泛應用于永磁材料、超導材料、富燃料材料、復合材料等高新材料領域應用．
（1）三氟化硼在常溫常壓下為具有刺鼻惡臭和強刺激性的無色有毒腐蝕性氣體，其分子的立體構型為平面三角形，B原子的雜化類型為sp²．
（2）磷化硼是一種受到高度關注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層．圖3示意的是磷化硼的晶體結構單元，則磷化硼的化學式為BP，微粒間存在的作用力為共價鍵．
（3）正硼酸（H₃BO₃）是一種片層狀結構白色晶體，層內的H₃BO₃分子間通過氫鍵相連（如圖4）．
①1mol H₃BO₃的晶體中有3mol氫鍵．
②硼酸溶于水應生成弱電解質一水合硼酸H₂O•B（OH）₃，它電離生成少量[B（OH）₄]^-和的H⁺離子．則硼酸為一元酸，[B（OH）₄]^-含有的化學鍵類型為共價鍵、配位鍵．

Answer 1

分析 I．（1）鐵元素是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去3個電子變成鐵離子，根據構造原理寫出其價電子排布式；
（2）根據碳原子含有的σ鍵和孤電子對個數確定雜化類型，碳原子的雜化軌道和氫原子的1s軌道形成化學鍵；
Ⅱ．（1）Ni（CO）₄中配體是CO，CO的等電子體是與其原子個數相等且價電子數相等的分子或離子；
（2）利用均攤法計算該晶胞中含有的銅原子和氫原子個數，再根據質量、密度和體積之間的關系式計算，設晶胞的邊長為a，再根據晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為體對角線的$\frac{1}{4}$，據此答題；
Ⅲ．（1）首先判斷中心原子形成的δ鍵數目，然后判斷孤對電子數目，以此判斷雜化類型，結合價層電子對互斥模型可判斷分子的空間構型；
（2）根據磷化硼的晶體結構解答；
（3）①利用均攤法計算含1molH₃BO₃的晶體中的氫鍵；
②B原子外層3個電子，硼酸（H₃BO₃）結合水電離出的氫氧根離子顯較弱的酸性．

解答 解：I．（1）鐵元素是26號元素，其原子核外有26個電子，鐵原子失去3個電子變成鐵離子，其價電子排布式為：3d⁵，故答案為：3d⁵；
（2）甲基和乙基上的碳原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以采用sp³雜化，碳碳雙鍵兩端的碳原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以采取雜化sp²，-C₂H₅中C-H間碳原子的sp³雜化軌道和氫原子的1s軌道形成化學鍵，
故答案為：碳原子的sp³雜化軌道；氫原子的1s軌道；
Ⅱ．（1）CO分子中含有2個原子，其價電子個數是10，所以與Ni（CO）₄中配體互為等電子的離子是CN^-、C₂^2-；
故答案為：CN^-、C₂^2-；
（3）該晶胞中含有4個H原子，銅原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以該晶胞中含有4個銅原子4個氫原子，設該晶胞的邊長為a，則a=$\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$，再根據晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為體對角線的$\frac{1}{4}$，而體對角線為$\sqrt{3}$a，所以Cu原子與H原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$cm，故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$；
Ⅲ．（1）BF₃中B原子形成3個δ鍵，孤對電子數為$\frac{3-3×1}{2}$=0，BF₃中價層電子對個數=3+0=3，且不含孤電子對，所以空間構型是平面三角形，中心原子是以sp²雜化，
故答案為：平面三角形；sp²；
（2）由圖可知，B原子分別與三個P原子形成共價鍵，則磷化硼的化學式為BP，所以微粒間存在的作用力為共價鍵，
故答案為：BP；共價鍵；
（3）①一個H₃BO₃分子對應著6個氫鍵，一個氫鍵對應著2個H₃BO₃分子，因此含有1 molH₃BO₃分子的晶體中有3mol氫鍵，故答案為：3；
②硼酸中B原子屬于缺電子原子，在水溶液中結合水電離出的氫氧根離子，B（OH）₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，破壞了水的電離平衡而使溶液顯酸性，所以硼酸為一元酸，[B（OH）₄]^-含有的化學鍵類型為共價鍵、配位鍵，
故答案為：一；共價鍵、配位鍵．

點評 本題考查較為綜合，題目難度中等，涉及晶胞的計算、價電子排布式的書寫、等電子體等知識點，對學生的空間想象有一定要求，側重考查學生對知識的遷移應用，注意信息的理解和綜合應用．