Question

19．銅、鐵、鋁都是日常生活中常見(jiàn)的金屬，具有廣泛用途．請(qǐng)回答：
（1）銅元素在元素周期表中位于第四周期ⅠB族，其原子基態(tài)價(jià)層電子排布式為3d¹⁰4s¹．
（2）Cu₂O的熔點(diǎn)比Cu₂S的高，原因?yàn)镃u₂O與Cu₂S相比較，其陽(yáng)離子相同、陰離子所帶的電荷也相同，但由于氧離子的半徑小于硫離子的離子半徑，Cu₂O的晶格能更大（或亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強(qiáng)于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵），所以Cu₂O的熔點(diǎn)比Cu₂S的高．
（3）Fe（CO）₅是一種常見(jiàn)的配合物，可代替四乙基鉛作為汽油的抗爆震劑．
①寫(xiě)出CO的一種常見(jiàn)等電子體分子的結(jié)構(gòu)式N≡N；
兩者相比較沸點(diǎn)較高的為CO（填分子式）．
②Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Fe（CO）₅（s）═Fe（s）+5CO（g），已知：反應(yīng)過(guò)程中，斷裂的化學(xué)鍵只有配位鍵，由此判斷該反應(yīng)所形成的化學(xué)鍵類型為金屬鍵．
（4）已知AlCl₃•NH₃有配位鍵．在AlCl₃•NH₃中，提供空軌道的原子是Al；在NH₄⁺中N原子的雜化軌道類型為sp³．
（5）金屬鋁的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，原子之間相對(duì)位置關(guān)系的平面圖如圖乙所示．則晶體鋁中原子的堆積方式為面心立方最密堆積．已知：鋁原子半徑為d cm，摩爾質(zhì)量為Mg•mol^-1，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則晶體鋁的密度ρ=$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}uicitjm^{3}}$g/cm³（表達(dá)式）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)銅在元素周期表中的位置來(lái)書(shū)寫(xiě)基態(tài)原子電子排布式，然后確定原子基態(tài)價(jià)層電子排布式；
（2）Cu₂O和Cu₂S同屬于離子晶體，離子晶體熔點(diǎn)的高低要通過(guò)晶格能的大小來(lái)判斷；
（3）①由等電子體定義可知CO的一種常見(jiàn)等電子體為氮?dú)猓珻O為極性分子熔點(diǎn)高；
②斷裂配位鍵后，配體變?yōu)镃O，中心原子結(jié)合成金屬晶體；
（4）中心原子提供空軌道，通過(guò)計(jì)算Al價(jià)層電子對(duì)數(shù)求雜化類型；
（5）根據(jù)圖乙可推算堆積方式為ABCABC…，可通過(guò)求每個(gè)晶胞的質(zhì)量和體積計(jì)算密度．

解答 解：（1）銅是29號(hào)元素，位于第四周期ⅠB族，外圍電子排布要遵循洪特規(guī)則特例為3d¹⁰4s¹，
故答案為：第四周期ⅠB族　3d¹⁰4s¹；
（2）Cu₂O和Cu₂S同屬于離子晶體，其陽(yáng)離子相同、陰離子所帶的電荷也相同，由于離子的半徑小于硫離子的離子半徑，所以Cu₂O的晶格能大，熔點(diǎn)高，
故答案為：Cu₂O與Cu₂S相比較，其陽(yáng)離子相同、陰離子所帶的電荷也相同，但由于氧離子的半徑小于硫離子的離子半徑，Cu₂O的晶格能更大（或亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強(qiáng)于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵），所以Cu₂O的熔點(diǎn)比Cu₂S的高；
（3）①CO的等電子體為氮?dú)�，氮�(dú)獾慕Y(jié)構(gòu)式為N≡N，對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量相等的分子晶體而言，極性分子沸點(diǎn)高，CO為極性分子，氮?dú)鉃榉菢O性分子，CO的沸點(diǎn)高，
故答案為：N≡N；CO；
②此配體的中心原子為金屬原子，由于斷裂的是中心原子和配體之間的配位鍵，所以斷裂后配體形成CO，中心原子間形成金屬鍵成為金屬晶體，
故答案為：金屬鍵；
（4）AlCl₃•NH₃中Al為中心原子，NH₃和Cl^-為配體，中心原子提供空軌道，AlCl₄^-的價(jià)層電子對(duì)=4+（3+1-4×1）=4，故Al采用sp³雜化，
故答案為：Al；sp³；
（5）結(jié)合圖乙和晶胞結(jié)構(gòu)可知，金屬鋁中Al的堆積方式為ABCABCABC…，屬于面心立方最密堆積，
鋁原子半徑為d cm，則晶胞的邊長(zhǎng)為2$\sqrt{2}$dcm，晶胞的體積V=（2$\sqrt{2}$d cm）³=16$\sqrt{2}$d³cm³，一個(gè)晶胞含有Al原子個(gè)數(shù)為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，一個(gè)晶胞的質(zhì)量m=$\frac{4}{{N}_{A}}$×Mg，故密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}wkxhxhw^{3}}$g/cm³=$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}dzozoga^{3}}$g/cm³，
故答案為：面心立方最密堆積；$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}qxtpkmg^{3}}$g/cm³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及晶胞計(jì)算、基態(tài)電子排布式、晶體熔沸點(diǎn)的比較較等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握均攤法在晶胞計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．