Question

16．銅、銀、金與社會生活聯(lián)系密切，請回答下列相關(guān)問題．
（1）在元素周期表中，銅、銀、金元素位于同一族，它們基態(tài)原子的價層電子排布式中各能級上的電子數(shù)相等，能層數(shù)依次增大，其通式為（n-1）d¹⁰ns¹（用n表示核外電子層數(shù)）；銅元素所在周期中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的原子M的價層電子軌道示意圖為．
（2）銀氨溶液可以檢驗醛基．
例如CH₃CHO+2Ag（NH₃）₂OH→CH₃COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O．
①a個CH₃CHO分子中π鍵的數(shù)目為a，碳原子軌道雜化類型為sp³、sp²．
②CH₃CH₂OH、CH₃CHO的沸點分別為78.5℃、20.8℃，它們的相對分子質(zhì)量相差2，而沸點卻相差較大，其只要原因是CH₃CH₂OH分子之間形成氫鍵．
③在H、C、N、O中，第一電離能最大的元素和電負(fù)性最大的元素組成的化合物的化學(xué)式為N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅（填一種即可），CH₄、NH₃、H₂O分子的鍵角依次減小，原因是分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤電子對數(shù)依次為0、1、2．
（3）金不溶于硝酸，但溶于“王水”，發(fā)生如下反應(yīng)：
Au+4HCl+HNO₃═H[AuCl₄]+NO↑+2H₂O，金溶于王水的主要原因是形成了[AuCl₄]^-，提高了金的活潑性．在[AuCl₄]^-中配位鍵的數(shù)目為4，寫出該配離子的結(jié)構(gòu)式：．
（4）金、銀的一種合金具有較強的儲氫能力．該合金的晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，銀離子位于面心，金原子位于頂點．若該晶胞邊長為acm，則晶胞的密度為$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．
（5）研究發(fā)現(xiàn)，金屬陽離子在水溶液中的顏色與該金屬陽離子d能級上的未成對電子數(shù)有關(guān)，已知溶液中Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺分別呈藍(lán)色、棕黃色，淺綠色而Cu⁺呈無色，請解釋該現(xiàn)象：Cu⁺d能級上的未成對電子數(shù)為0．Cu（OH）₂難溶于氫氧化鈉溶液，但是易溶于濃氨水，用離子方程式表示其主要原因：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）在元素周期表中，Cu、Ag、Au位于ⅠB族、各能級電子數(shù)相等價電子通式為（n-1）d¹⁰ns¹，銅元素所在周期即為第四周期中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的原子為鉻原子，據(jù)此答題；
（2）①CH₃CHO中有碳氧雙鍵，雙鍵中有一個π鍵，根據(jù)碳原子周圍的成鍵情況和孤電子對數(shù)可判斷碳原子的雜化類型；
②分子形成氫鍵可以增大物質(zhì)的熔沸點；
③在H、C、N、O中，第一電離能最大的元素為N，電負(fù)性最大的元素為O，根據(jù)價層電子對互斥理論，分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，據(jù)此答題；
（3）[AuCl₄]^-中，每個氯離子與金離子之間都形成一個配位鍵，據(jù)此可畫出結(jié)構(gòu)式；
（4）合金的晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，銀原子位于面心，金原子位于頂點，所以晶胞中銀原子數(shù)為6×$\frac{1}{2}$=3，金原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$進行計算；
（5）金屬陽離子在水溶液中的顏色與該金屬陽離子d能級上的未成對電子數(shù)有關(guān)，Cu⁺的核外電子排布為[Ar]3d¹⁰，沒有未成對的電子，銅離子能與氨分子形成銅氨絡(luò)合離子，所以Cu（OH）₂易溶于濃氨水，據(jù)此答題；

解答 解：（1）在元素周期表中，Cu、Ag、Au位于ⅠB族、各能級電子數(shù)相等價電子通式為（n-1）d¹⁰ns¹，銅元素所在周期即為第四周期中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的原子為鉻原子，其價層電子軌道示意圖為，
故答案為：（n-1）d¹⁰ns¹；；
（2）①CH₃CHO中有一個碳氧雙鍵，雙鍵中有一個π鍵，所以a個CH₃CHO分子中π鍵的數(shù)目為a，根據(jù)碳原子周圍的成鍵情況和孤電子對數(shù)可知，甲基中的碳的雜化方式為sp³，醛基中的碳原子的雜化方式為sp²，
故答案為：a；sp³、sp²；
②CH₃CH₂OH分子之間形成氫鍵，所以CH₃CH₂OH的沸點高于CH₃CHO的沸點，
故答案為：CH₃CH₂OH分子之間形成氫鍵；
③在H、C、N、O中，第一電離能最大的元素為N，電負(fù)性最大的元素為O，它們組成的化合物的化學(xué)式為N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅，根據(jù)價層電子對互斥理論，分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤電子對數(shù)依次為0、1、2，所以CH₄、NH₃、H₂O分子的鍵角依次減小，
故答案為：N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅；分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤電子對數(shù)依次為0、1、2；
（3）[AuCl₄]^-中，每個氯離子與金離子之間都形成一個配位鍵，所以有4個配位鍵，其結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：4；；
（4）合金的晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，銀原子位于面心，金原子位于頂點，所以晶胞中銀原子數(shù)為6×$\frac{1}{2}$=3，金原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$可知，晶胞的密度為$\frac{\frac{3×108+197}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$；
（5）金屬陽離子在水溶液中的顏色與該金屬陽離子d能級上的未成對電子數(shù)有關(guān)，Cu⁺的核外電子排布為[Ar]3d¹⁰，沒有未成對的電子，銅離子能與氨分子形成銅氨絡(luò)合離子，所以Cu（OH）₂易溶于濃氨水，反應(yīng)的離子方程式為Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案為：Cu⁺d能級上的未成對電子數(shù)為0；Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．

點評 本題考查較綜合，涉及電子排布式、熔沸點的比較、氧化還原反應(yīng)、晶胞的計算等知識點，根據(jù)密度公式、氧化還原反應(yīng)原理等知識點來分析解答，難點是晶胞的計算，題目難度中等．