Question

氟及锗其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)聚四氟乙烯是一种准晶体，准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过_______方法区分晶体、准晶体和非晶体。

(2)[H₂F]⁺[SbF₆]^-(氟锑酸)是一种超强酸，存在[H₂F]⁺，该离子的空间构型为_______；

(3)NH₄BF₄是合成氮化硼纳米管的原料之一，1mol NH₄BF₄含有_______mol配位键。

(4)向[Cu(H₂O)₄]²⁺溶液(天蓝色)中加入过量氨水将生成更稳定的[Cu(NH₃)₄]²⁺溶液(深蓝色)，原因是_______；向深蓝色溶液中逐滴加入足量的稀硫酸，观察到的现象是_______。

(5)Ge 单晶具有金刚石型的结构，如图为晶胞结构，其中原子坐标参数 A 为(0，0，0)，B 为(，0，)，C 为(，，0)，D 原子的坐标参数为_______；晶体 Ge 的半径为 r，则计算其空间利用率的表达式为_______(用含有 r 的表达式表示，不必化简)。若晶胞参数为 a nm，Ge 的相对原子质量为 M，N_A表示阿伏加德罗常数，则其晶胞密度为_______g/cm³(列出计算式即可)。

Answer

X-射线衍射 V 形 2 N 原子的电负性小于氧原子，提供孤电子对能力强，形成的配位键更加稳定； 先产生蓝色沉淀，后沉淀溶解，溶液变为天蓝色 (，，)

【解析】

(1)可通过X-实验衍射实验方法区分晶体、准晶体和非晶体；

(2) [H2F]+[SbF6]-(氟锑酸)是一种超强酸，存在[H2F]+，该离子中F原子价层电子对个数=2+=4，且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该离子的空间构型(或利用等电子体理论分析判断)；

(3) NH4BF4 中铵根离子中含有1个配位键，B原子与F之间形成1个配位键；

(4)向天蓝色[Cu(H2O)4]2+溶液中加入过量氨水生成更稳定的深蓝色[Cu(NH3)4]2+溶液，说明配位能力NH3分子大于H2O分子；向深蓝色溶液中逐滴加入稀盐酸，盐酸先与铜氨络离子反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，盐酸过量，氢氧化铜沉淀溶解生成氯化铜；

(5) D与周围4个原子形成正四面体结构，D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上，过面心B、C及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞2等分，同理过D原子的且平衡侧面的平面将半个晶胞2等份可知D处于到各个面的处；根据均摊法计算晶胞中Ge原子数目，晶胞的利用率=×100%；结合阿伏加德罗常数表示出晶胞的质量，再根据ρ=m/V 计算晶胞密度。

(1)从外观无法区分三者，但用X光照射挥发现：晶体对X射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过有无衍射现象即可确定；

(2) [H2F]+[SbF6]-(氟锑酸)是一种超强酸，存在[H2F]+，该离子中F原子价层电子对个数=2+=4，且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论，F原子采取sp3杂化，离子空间构型为V形([H2F]+与H2O等互为等电子体，互为等电子体的微粒结构相似，H2O分子的空间构型为V形，则[H2F]+离子空间构型也为V形)；

(3)NH4BF4中铵根离子中含有1个配位键，B原子与F之间形成1个配位键，lmolNH4BF4含有2mol配位键；

(4)向天蓝色[Cu(H2O)4]2+溶液中加入过量氨水生成更稳定的深蓝色[Cu(NH3)4]2+溶液，说明配位能力NH3分子大于H2O分子，这是因为N原子的电负性小于氧原子，提供孤电子对能力强，形成的配位键更加稳定；[Cu(NH3)4]2+在溶液中存在如下络合平衡[Cu(NH3)4]2+⇌Cu2+ +4NH3，加入盐酸，氨分子与氢离子反应，浓度减小，平衡向右移动，铜离子与溶液中氢氧根结合生成氢氧化铜蓝色沉淀，当盐酸过量时，氢氧化铜沉淀溶于盐酸生成氯化铜，溶液呈天蓝色，实验现象为先产生蓝色沉淀，后沉淀溶解，溶液变为天蓝色；

(5)晶胞中原子坐标参数 A 为(0，0，0)，B 为(，0，)，C 为(，，0)，D与周围4个原子形成正四面体结构，D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上，过面心B、C及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞2等分，同理过D原子的且平衡侧面的平面将半个晶胞2等份，可知D处于到各个面的处，则D原子的坐标参数为(，，)；晶胞中Ge原子位于晶胞的顶点、体内和面心，则晶胞中Ge数目为4+8×+6×=8；设晶胞的边长为x，晶胞的体对角线的长度=x，根据晶胞中原子的位置关系，体对角线的长度等于8个Ge原子的半径，晶体 Ge 的半径为 r，则8r=x，则x=r，则晶胞的体积V=x3=(r)3，晶胞中8个Ge原子的总体积=，已知晶胞的利用率=×100%=；若晶胞参数为 a nm，则晶胞的体积为V= (a×10-7)3cm3，Ge 的相对原子质量为 M，晶胞的质量m=g，晶胞密度ρ==g/cm3。