Question

6．銅、鐵、釩都是日常生活中常見的金屬，具有廣泛用途．請回答：
（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的熔點比Cu₂S高，原因是Cu₂O與Cu₂S相比較，其陽離子相同、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于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵），所以Cu₂O的熔點比Cu₂S的高．
（3）Fe（CO）₅是一種常見的配合物，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：Fe（CO）₅（s）=Fe（s）+5CO（g），已知：反應過程中，斷裂的化學鍵只有配位鍵，由此判斷該反應所形成的化學鍵類型為金屬鍵．
（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原子的雜化軌道類型為sp³．
（5）金屬鋁的晶胞結構如圖甲所示，原子之間相對位置關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，摩爾質量為M g•mol^-1，阿伏加德羅常數的值為帆，則晶體鋁的密度ρ=$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}vdhmtel^{3}}$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，陰離子呈四面體結構；陽離子呈軸向狹長的八面體結構（如圖丙所示）．該化合物中陰離子為SO₄^2-，該化合物加熱時首先失去的組分是H₂O，判斷理由是H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱．

Answer 1

分析 （1）根據銅在元素周期表中的位置來書寫基態(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，離子晶體熔點的高低要通過晶格能的大小來判斷；
（3）斷裂配位鍵后，配體變?yōu)镃O，中心原子結合成金屬晶體；
（4）中心原子提供空軌道，通過計算Al價層電子對數求雜化類型；
（5）根據圖乙可推算堆積方式為ABCABC…，可通過求每個晶胞的質量和體積計算密度；
（6）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結構，說明該陰離子價層電子對個數是4且不含孤電子對；陽離子呈軸向狹長的八面體結構，根據圖知，其陽離子中銅離子配位數是8，在八面體上下頂點上分子含有兩個共價鍵且含有兩個孤電子對，為水分子，有兩個，正方形平面上四個頂點上分子含有3個共價鍵且含有一個孤電子對，所以為氨氣分子，有4個；陽離子中存在共價鍵和配位鍵；H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱，所以該化合物加熱時首先失去的組分是H₂O．

解答 解：（1）銅是29號元素，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，熔點高，
故答案為：Cu₂O與Cu₂S相比較，其陽離子相同、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于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵），所以Cu₂O的熔點比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^-的價層電子對=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=4，故Al采用sp³雜化，
故答案為：Al；sp³；
（5）結合圖乙和晶胞結構可知，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$\sqrt{2}$d³cm³，一個晶胞含有Al原子個數為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，一個晶胞的質量m=$\frac{4}{{N}_{A}}$×Mg，故密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}rzlszgo^{3}}$g/cm³=$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}scfovdi^{3}}$g/cm³，
故答案為：面心立方最密堆積；$\frac{M}{4\sqrt{2}{N}_{A}dycmvvj^{3}}$g/cm³．
（6）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結構，說明該陰離子價層電子對個數是4且不含孤電子對，應為SO₄^2-；
陽離子呈軸向狹長的八面體結構（如圖2所示），陽離子為Cu²⁺，配位數是6，在八面體上下頂點上分子含有兩個共價鍵且含有兩個孤電子對，為H₂O分子，有2個，正方形平面上四個頂點上分子含有3個共價鍵且含有一個孤電子對，所以為NH₃分子，有4個，其化學式為[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．

點評 本題考查物質結構和性質，側重考查學生空間想象能力、知識運用能力，涉及基態(tài)電子排布式、熔點比較、晶胞計算、配合物、原子結構等知識點，綜合性較強，采用均攤法、價層電子對互斥理論等理論分析解答，題目難度中等，注意：配位鍵也屬于共價鍵．