Question

自從1985年發(fā)現(xiàn)了富勒烯以來，由于其具有獨特的物理和化學性質，越來越受到人
們的關注．
（1）富勒烯（C₆₀）在液相中用FeCl₃催化可生成二聚體，過程見圖1．
①Fe³⁺基態(tài)時核外電子排布式為

 

；
②1molC₆₀分子中含σ鍵數目為

 

；
③富勒烯二聚體中碳原子雜化軌道類型有

 

．
（2）C₆₀的晶胞結構如圖2，則與每個C₆₀分子緊鄰的C₆₀分子有

 

個．
（3）我國科學家發(fā)現(xiàn)杯[8]芳烴（如圖3所示）能與C₆₀形成包合物（如圖4），
①杯[8]芳烴底部8個羥基間的作用為

 

；
②杯[8]芳烴包合物中C₆₀與杯芳烴間的作用力為

 

．

Answer 1

考點：原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：

分析：（1）①鐵是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，根據構造原理書寫鐵離子的核外電子排布式；
②利用均攤法計算每個碳原子含有幾個σ鍵，從而計算1mol C₆₀分子中σ鍵的數目；
③根據富勒烯二聚體中可以看出大多數碳原子每個C原子和其它三個C原子成鍵，為三個δ鍵和一個π鍵以及有4個碳原子每個C原子和其它四個C原子成鍵，為四個δ鍵，由此判斷雜化類型；
（2）根據晶胞的結構可知，以晶胞中頂點上的C₆₀分子為研究對象，與它距離最近等距離的C₆₀分子分布在立方體的面心上，每個C₆₀分子被8個立方體共用，有12個面與之相連，所以每個C₆₀分子周圍與它距離最近等距離的C₆₀分子有12個；
（3）①O的非金屬性很強，在羥基之間存在氫鍵；
②分子之間存在范德華力．

解答： 解：（1）①鐵是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，根據構造原理可知鐵離子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵ 或[Ar]3d⁵；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵ 或[Ar]3d⁵；
②每個碳原子含有的σ鍵個數為

3

2

，所以1mol C₆₀分子中σ鍵的數目=

3

2

×60×N_A=90N_A，故答案為：90N_A；
③從富勒烯二聚體中可以看出大多數碳原子每個C原子和其它三個C原子成鍵，為三個δ鍵和一個π鍵，故雜化類型為sp²雜化，有4個碳原子每個C原子和其它四個C原子成鍵，為四個δ鍵，故雜化類型為sp³雜化；
故答案為：sp²、sp³；
（2）根據晶胞的結構可知，以晶胞中頂點上的C₆₀分子為研究對象，與它距離最近等距離的C₆₀分子分布在立方體的面心上，每個C₆₀分子被8個立方體共用，有12個面與之相連，所以每個C₆₀分子周圍與它距離最近等距離的C₆₀分子有12個，故答案為：12；
（3）①O的非金屬性很強，所以杯[8]芳烴底部8個羥基間的作用為氫鍵，故答案為：氫鍵；
②分子之間存在范德華力，所以杯[8]芳烴包合物中C₆₀與杯芳烴間的作用力為范德華力，故答案為：范德華力．

點評：本題考查了氫鍵、原子的雜化方式、晶胞的空間構型、離子核外電子排布式的書寫，知識面廣、綜合性強，難度中等．