Question

14．元素周期表中第四周期元素由于受3d電子的影響，性質(zhì)的遞變規(guī)律與短周期元素略有不同．
Ⅰ．第四周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大，總趨勢是逐漸增大的．
鎵（₃₁Ga）的基態(tài)電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
₃₁Ga的第一電離能卻明顯低于₃₀Zn，原因是₃₀Zn的4S能級(jí)處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定；
Ⅱ．第四周期過渡元素的明顯特征是形成多種多樣的配合物．
（1）CO和NH₃可以和很多過渡金屬形成配合物．CO與N₂互為等電子體，CO分子中C原子上有一孤電子對(duì)，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則CO的結(jié)構(gòu)式可表示為．NH₃分子中N原子的雜化方式為SP³雜化，NH₃分子的空間立體構(gòu)型是三角錐型．
（2）向盛有硫酸銅水溶液的試管中加氨水，首先形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入氨水沉淀溶解，得到深藍(lán)色透明溶液，向該溶液中加乙醇，析出深藍(lán)色晶體．藍(lán)色沉淀先溶解，后析出的原因是：Cu（OH）₂+4NH₃H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O+2OH^-，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄在極性較小的乙醇中溶解度較小而析出
（用相關(guān)的離子方程式和簡單的文字說明加以解釋）
（3）如圖甲所示為二維平面晶體示意圖，所表示的化學(xué)式為AX₃的是b．

（4）圖乙為一個(gè)金屬銅的晶胞，此晶胞立方體的邊長為acm，Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρ g/cm³，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為$\frac{256}{ρ•a3}$ mol^-1（用含a、ρ的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ．鎵是31號(hào)元素，該原子核外有31個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
Zn原子的4s軌道為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，第一電離能較高；
Ⅱ．（1）C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C原子與氧原子之間存在2個(gè)普通共價(jià)鍵、1個(gè)配位鍵，C原子與氧原子之間形成三鍵；
NH₃分子中N原子成3個(gè)N-H鍵、含有1對(duì)孤電子對(duì)，據(jù)此確定N原子雜化方式及空間結(jié)構(gòu)；
（2）向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成氫氧化銅沉淀，繼續(xù)加氨水，氫氧化銅溶解得到四氨合銅絡(luò)離子，溶液呈深藍(lán)色透明溶液，若加入極性較小的溶劑乙醇，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄析出得到深藍(lán)色的晶體；
（3）由圖中直接相鄰的原子數(shù)可以求出a、b中兩類原子數(shù)目之比，據(jù)此確定；
（4）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Cu原子數(shù)目，結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量及阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，根據(jù)晶胞棱長計(jì)算晶胞體積，再根據(jù)密度計(jì)算晶胞質(zhì)量，據(jù)此列方程計(jì)算．

解答 解：Ⅰ．鎵是31號(hào)元素，該原子核外有31個(gè)電子，4S能級(jí)能量小于3d能級(jí)能量，根據(jù)能量最低原理，電子先排4s能級(jí)后排3d能級(jí)，所以其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
Zn原子的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s²，4s軌道為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，故Zn的第一電離能大于Ga，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；Zn原子的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s²，4s軌道為全充滿狀態(tài)，體系的能量較低，較穩(wěn)定，故Zn的第一電離能大于Ga；
Ⅱ．（1）C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C原子與氧原子之間存在2個(gè)普通共價(jià)鍵、1個(gè)配位鍵，C原子與氧原子之間形成三鍵，結(jié)構(gòu)式為；
NH₃分子中N原子成3個(gè)N-H鍵、含有1對(duì)孤電子對(duì)，N原子雜化方式為sp³，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，
故答案為：；sp³；三角錐形；
（2）氫氧化銅與氨水發(fā)生反應(yīng)：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，沉淀溶解，向該溶液中加乙醇，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄在極性極性的乙醇中溶解度減小而析出得到深藍(lán)色的晶體，
故答案為：氫氧化銅與氨水發(fā)生反應(yīng)：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，向該溶液中加乙醇，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄在極性極性的乙醇中溶解度減小而析出得到深藍(lán)色的晶體；
（3）a圖中每個(gè)斜線球周圍有6個(gè)白色球，而每個(gè)白色球?yàn)?個(gè)斜線球共有，故斜線球與白色球數(shù)目之比=
1：6×$\frac{1}{3}$=1：2，
b圖中每個(gè)斜線球周圍有6個(gè)白色球，而每個(gè)白色球?yàn)?個(gè)斜線球共有，故斜線球與白色球數(shù)目之比=1：6×$\frac{1}{2}$=1：3，
故圖b符合化學(xué)式為AX₃，
故答案為：b；
（4）晶胞中含有銅原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，該晶胞體積為a³ cm³，則$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g=a³ cm³×ρ g/cm³，故N_A=$\frac{256}{ρ{a}^{3}}$，
故答案為：$\frac{256}{ρ{a}^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布式、電離能、分子結(jié)構(gòu)、雜化軌道、配合物、晶胞計(jì)算等，難度中等，注意利用均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，理解同周期第一電離能突躍原因．