Question

2．（1）普鲁士蓝的化学式为Fe₄[Fe（CN）₆]₃，该物质中存在的化学键有离子键、共价键和配位键；含有的Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d⁵
（2）KCN可被H₂O₂氧化为KOCN
①KOCN可作为制药原料，其晶体类型是离子晶体；碳原子采取sp杂化，1mol该物质中含有的π键数目为2mol．含有的三种非金属元素的电负性由大到小的顺序是O＞N＞C
②H₂O₂常温下是液体，沸点较高（150℃），其主要原因是H₂O₂分子间存在氢键
（3）成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As₂S₃，分子结构如图1，As原子的杂化方式为sp³，雌黄和SnCl₂在盐酸中反应转化为雌黄（As₄S₄）和SnCl₄，SnCl₄分子的空间构型为正四面体形
（4）某晶体的晶胞结构如图2所示，该晶体的化学式为AB，该晶胞参数为a=250.4pm，c=666.1pm，y=120o；1号原子坐标为（0，0，0），2号原子坐标为（$\frac{1}{3}$，$\frac{2}{3}$，0），则3号原子坐标为（$\frac{1}{3}$，$\frac{2}{3}$，$\frac{1}{2}$），计算上述晶体中A和B两原子间的最小核间距为144.6pm．（保留四位有效数字．已知$\sqrt{2}$=1.141，$\sqrt{3}$=1.732．）

Answer 1

分析 （1）普鲁士蓝的化学式为Fe₄[Fe（CN）₆]₃，是一个配合物，内界和外界是离子键，配合物含有配位键，配体含有共价键，Fe³⁺的价层3d轨道含有5个电子；
（2）①KOCN可作为制药原料，其晶体类型是离子晶体，若C采取sp杂化，则只有两个杂化轨道，杂化轨道成键为σ键，C总共成4根共价键，则剩余两根键为π键，含有的三种非金属元素分别为O、N、C，同周期主族元素从左至右电负性增大；
②H₂O₂常温下是液体，沸点较高（150℃），考虑氢键的影响，使沸点异常升高；
（3）根据分子结构判断，As与S形成3根共价键，本身还有一对孤电子对，据此判断As原子的杂化方式，根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断SnCl₄的空间构型；
（4）根据晶胞结构图，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，晶胞内部粒子为整个晶胞所有，据此计算晶体的化学式，根据已知原子坐标，1号原子坐标为（0，0，0），2号原子坐标为（$\frac{1}{3}$，$\frac{2}{3}$，0），结合立体几何知识求出3号原子坐标，根据原子坐标计算A和B两原子间的最小核间距．

解答 解：（1）普鲁士蓝的化学式为Fe₄[Fe（CN）₆]₃，是一个配合物，内界和外界是离子键，配合物含有配位键，配体含有共价键，则该物质中存在的化学键有离子键、共价键和配位键，Fe³⁺的价层3d轨道含有5个电子，则含有的Fe³⁺的核外电子排布式为[Ar]3d⁵，
故答案为：共价键；配位键；[Ar]3d⁵；
（2）①KOCN可作为制药原料，其晶体类型是离子晶体，
若C采取sp杂化，则只有两个杂化轨道，杂化轨道成键为σ键，C总共成4根共价键，则剩余两根键为π键，则1mol该物质中含有的π键数目为2mol，
含有的三种非金属元素分别为O、N、C，同周期主族元素从左至右电负性增大，则含有的三种非金属元素的电负性由大到小的顺序是O＞N＞C，
故答案为：离子晶体；2mol；O＞N＞C；
②H₂O₂常温下是液体，沸点较高（150℃），考虑氢键的影响，使沸点异常升高，则原因是：H₂O₂分子间存在氢键，
故答案为：H₂O₂分子间存在氢键；
（3）根据分子结构判断，As与S形成3根共价键，本身还有一对孤电子对，杂化轨道数目=配位原子数目+孤电子对数目，所以As原子的杂化方式为sp³，
雌黄和SnCl₂在盐酸中反应转化为雌黄（As₄S₄）和SnCl₄，对于SnCl₄，根据VSEPR理论，中心Sn原子的配位原子数目为BP=4，孤电子对数为LP=$\frac{4-1×4}{2}$=0，则价电子对数为VP=BP+LP=4+0=4，根据杂化轨道理论，中心Sn为sp³杂化，空间构型为正四面体形，
故答案为：sp³；正四面体形；
（4）根据晶胞结构图，顶点粒子占$\frac{1}{8}$，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，晶胞内部粒子为整个晶胞所有，则一个晶胞中，含有A的数目为$4×\frac{1}{4}+2×\frac{1}{2}$=2，含有B的数目为$8×\frac{1}{8}+1$=2，则A与B的数目为1：1，所以该晶体的化学式为AB，
该晶胞参数为a=250.4pm，c=666.1pm，γ=120^o，已知原子坐标，1号原子坐标为（0，0，0），2号原子坐标为（$\frac{1}{3}$，$\frac{2}{3}$，0），对于原子坐标的书写，各参数取值范围[0，1）之间，“1”即“0”，这是由晶胞的性质决定的，根据立体几何知识，3号原子在2号原子之上，且在整个晶胞的中间，则3号原子其实是放在2号原子的原子坐标为（$\frac{1}{3}$，$\frac{2}{3}$，$\frac{1}{2}$），
根据晶胞结构，左下角顶点A粒子与底心上面的B粒子间的距离最短，根据原子坐标，可以发现底面的A原子起始位处正三角形重心，根据立体几何知识，根据余弦定理，$cos120°=\frac{{a}^{2}+{a}^{2}-{d}^{2}}{2a•a}$，可得d=$\sqrt{3}a$，这是底面最长对角线的距离，A和B的距离为其$\frac{1}{3}$，即$\overline{AB}=\frac{1}{3}d=\frac{\sqrt{3}}{3}a$=144.6pm，
故答案为：AB；（$\frac{1}{3}，\frac{2}{3}，\frac{1}{2}$）；144.6pm．

点评 本题主要考查物质结构知识，包含配合物，价键类型的判断，核外电子排布式的书写，氢键的性质，价层电子对互斥理论，杂化轨道理论，晶胞的计算，原子坐标的书写，涉及的知识点较多，整体难度中等，均为高频考点．本题的（4）难度较大，底面并不是直角坐标，是一个菱形坐标，需根据原子坐标确定粒子之间的位置关系，能够发现出其中的正四面体结构是解题的关键，需要有较强的空间想象能力，属于难题，当然这一问实际上是竞赛试题．