Question

6．銅、鐵、釩都是日常生活中常見(jiàn)的金屬，具有廣泛用途．請(qǐng)回答：
（1）在元素周期表中，銅元素位于ds區(qū)，其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2 s²2p⁶3 s²3 p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹．
（2）Cu₂O的熔點(diǎn)比Cu₂S高，原因是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）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．
Fe（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(lèi)型為金屬鍵．
（4）已知AlCl₃•NH₃和AlCl₄^-中均有配位鍵．AlCl₃•NH₃中，提供空軌道的原子是Al；在AlCl₄^-中Al原子的雜化軌道類(lèi)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M g•mol^-1，阿伏加德羅常數(shù)的值為帆，則晶體鋁的密度ρ=$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}e2mouic^{3}}$g/cm³．
（6）銅與H、N、O、S四種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)；陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)（如圖丙所示）．該化合物中陰離子為SO₄^2-，該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是H₂O，判斷理由是H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱．

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)原子電子排布式和確定分區(qū)；
（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）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(lèi)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；
（6）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)，說(shuō)明該陰離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)；陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖知，其陽(yáng)離子中銅離子配位數(shù)是8，在八面體上下頂點(diǎn)上分子含有兩個(gè)共價(jià)鍵且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，為水分子，有兩個(gè)，正方形平面上四個(gè)頂點(diǎn)上分子含有3個(gè)共價(jià)鍵且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為氨氣分子，有4個(gè)；陽(yáng)離子中存在共價(jià)鍵和配位鍵；H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱，所以該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是H₂O．

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，故處于ds區(qū)，電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3 p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，
故答案為：ds；1s²2 s²2p⁶3 s²3 p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]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）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+$\frac{1}{2}$（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，則晶胞的邊上為2$\sqrt{2}$dcm，晶胞的體積V=（2$\sqrt{2}$dcm）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$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}kkuq6cm^{3}}$g/cm³=$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}i4ygy4u^{3}}$g/cm³，
故答案為：面心立方最密堆積；$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}maqsy2i^{3}}$g/cm³．
（6）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)，說(shuō)明該陰離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，應(yīng)為SO₄^2-；
陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)（如圖2所示），陽(yáng)離子為Cu²⁺，配位數(shù)是6，在八面體上下頂點(diǎn)上分子含有兩個(gè)共價(jià)鍵且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，為H₂O分子，有2個(gè)，正方形平面上四個(gè)頂點(diǎn)上分子含有3個(gè)共價(jià)鍵且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為NH₃分子，有4個(gè)，其化學(xué)式為[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]SO₄，H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱，所以該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是H₂O，
故答案為：SO₄^2-；H₂O；H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，側(cè)重考查學(xué)生空間想象能力、知識(shí)運(yùn)用能力，涉及基態(tài)電子排布式、熔點(diǎn)比較、晶胞計(jì)算、配合物、原子結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，采用均攤法、價(jià)層電子對(duì)互斥理論等理論分析解答，題目難度中等，注意：配位鍵也屬于共價(jià)鍵．