Question

2．Al、Ti、Fe、Cu是幾種常見的重要金屬．根據(jù)要求回答下列問題：
（1）在火箭和導(dǎo)彈技術(shù)中，將鋁粉與石墨、TiO₂按一定比例混合均勻，涂在金屬表面，在高溫下煅燒，金屬表面生成TiC和另外一種耐高溫物質(zhì)X，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式4Al+3C+3TiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3TiC+2Al₂O₃．
（2）Fe原子的價(jià)電子排布式為3d⁶4s²，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難．Fe和Mn的部分電離能數(shù)據(jù)如右表：

元素		A	B
電離能（kJ/mol）	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

其中表示Fe電離能數(shù)據(jù)的是B （填A(yù)或B）．
（3）向CuSO₄溶液中加入氨水生成藍(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；最后向溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O（注：[Cu（NH₃）₄]²⁺為平面正四邊形結(jié)構(gòu)），該晶體存在的粒子中空間構(gòu)型為正四面體的是SO₄^2-，與其互為等電子體的分子為SiF₄、CCl₄（GeCl₄）（寫出兩個(gè)即可）；N原子的雜化方式為sp³．
（4）Cu₂O的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，Cu⁺的配位數(shù)為2，該晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，則Cu₂O的密度為$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³（阿佛加德羅常數(shù)用N_A表示，1m=10¹²pm）

Answer 1

分析 （1）由反應(yīng)物、生成物可知化學(xué)反應(yīng)；
（2）Fe的原子序數(shù)為26，位于第ⅤⅢ族，3d電子半滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（3）[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O中[Cu（NH₃）₄]²⁺為平面正四邊形結(jié)構(gòu)，水為V型，SO₄^2-中S為sp³雜化，且不存在孤對(duì)電子，N為sp³雜化，有1對(duì)孤對(duì)電子；
（4）由均攤法計(jì)算氧化亞銅晶胞中Cu原子和O原子的數(shù)目，根據(jù)密度計(jì)算公式ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算即可．

解答 解：（1）鋁粉與石墨、TiO₂高溫下反應(yīng)生成TiC和另外一種耐高溫物質(zhì)X，結(jié)合原子守恒可知反應(yīng)為4Al+3C+3TiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3TiC+2Al₂O₃，
故答案為：4Al+3C+3TiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3TiC+2Al₂O₃；
（2）Fe的原子序數(shù)為26，位于第ⅤⅢ族，F(xiàn)e原子的價(jià)電子排布式為3d⁶4s²，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難，可知Mn易失去2個(gè)電子達(dá)到3d電子半滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而Fe失去2個(gè)電子達(dá)到3d電子半滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，B為Fe的電離能數(shù)據(jù)，
故答案為：3d⁶4s²；B；
（3）[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O中[Cu（NH₃）₄]²⁺為平面正四邊形結(jié)構(gòu)，水為V型，SO₄^2-中S為sp³雜化，且不存在孤對(duì)電子，為正四面體結(jié)構(gòu)；含5個(gè)原子且價(jià)電子數(shù)為32的等電子體的分子為SiF₄、CCl₄（GeCl₄）；N形成3個(gè)單鍵，且有1對(duì)孤對(duì)電子，N為sp³雜化，
故答案為：SO₄^2-；SiF₄、CCl₄（GeCl₄）；sp³；
（4）由Cu₂O的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，白球?yàn)?+8×$\frac{1}{8}$=2個(gè)，黑球?yàn)?個(gè)，則黑球?yàn)镃u⁺，Cu⁺周圍有2個(gè)氧離子，則Cu⁺的配位數(shù)為2；該晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，則Cu₂O的密度為$\frac{\frac{144g/mol×2}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$ g/cm³，故答案為：$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$ g/cm³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算及原子結(jié)構(gòu)，為高頻考點(diǎn)，把握晶體計(jì)算及雜化理論、電離能等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，題目難度中等．