Question

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

 

區(qū)，其基態(tài)原子的電子排布式為

 

．
（2）Cu₂O的熔點比Cu₂S高，原因為

 

．
（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．
①寫出CO的一種常見等電子體分子的結(jié)構(gòu)式

 

；兩者相比較的沸點較高的為

 

（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

 

．
（4）已知AlCl₃?NH₃和AlCl₄^-中均有配位鍵．AlCl₃?NH₃中，提供空軌道的原于是

 

；在AlCl₄中Al原子的雜化軌道類型為

 

．
（5）金屬鋁的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，原子之間相對位置關(guān)系的平面圖如圖乙所示．則晶體鋁中原子的堆積方式為

 

．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=

 

．

Answer 1

考點：原子核外電子排布,配合物的成鍵情況,“等電子原理”的應(yīng)用,晶胞的計算,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)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）①由等電子體定義可知CO的一種常見等電子體為氮氣，CO為極性分子熔點高；
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，通過計算Al價層電子對數(shù)求雜化類型；
（5）根據(jù)圖乙可推算堆積方式為ABCABC…，可通過求每個晶胞的質(zhì)量和體積計算密度．

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)，
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）①CO的等電子體為氮氣，氮氣的結(jié)構(gòu)式為N≡N，對于相對分子質(zhì)量相等的分子晶體而言，極性分子沸點高，CO為極性分子，氮氣為非極性分子，CO的沸點高，
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^-的價層電子對=4+

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

2

dcm，晶胞的體積V=（2

2

dcm）=16

2

d³cm³，一個晶胞含有Al原子個數(shù)為：8×

1

8

+6×

1

2

=4，一個晶胞的質(zhì)量m=

4

NA

×Mg，故密度ρ=

m

V

=

4M NA

16 2 d 3

g/cm³=

M

4 2 NAd 3

g/cm³，
故答案為：面心立方最密堆積；

M

4 2 NAd 3

g/cm³．

點評：本題涉及的基態(tài)電子排布式、晶體熔沸點的比較較為簡單，雜化類型的計算稍難，關(guān)于晶胞的密度等計算難度較大，需要細心根據(jù)密度公式求算．