Question

9．鋁、鐵和銅都是日常生活中常見的金屬，有著廣泛的用途．請(qǐng)回答下列問題：
（1）鋁原子的價(jià)電子排布圖為．
（2）K₃Fe（CN）₆溶液可用于檢驗(yàn)Fe²⁺，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是生成藍(lán)色沉淀，CN^-與N₂互為等電子體，則CN^-的電子式為，C、N、O三種元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺＞N＞C．
（3）向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)加氨水，難溶物溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液；若加入極性較小的溶劑（如乙醇），將析出深藍(lán)色的晶體，與銅同一周期的副族元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與銅原子相同的元素為Cr（填元素符號(hào)）．實(shí)驗(yàn)時(shí)形成的深藍(lán)色溶液中的陽離子內(nèi)存在的全部化學(xué)鍵類型有共價(jià)鍵和配位鍵，SO₄^2-的立體構(gòu)型是正四面體，其中S原子的雜化軌道類型是sp³．實(shí)驗(yàn)過程中加入C₂H₅OH后可觀察到析出深藍(lán)色Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O晶體，實(shí)驗(yàn)中所加C₂H₅OH的作用是降低Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O的溶解度．
（4）某種Al-Fe合金的晶胞如圖所示，該合金的化學(xué)式為Fe₂Al．若晶胞的邊長為a nm，則合金的密度為$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）鋁是13號(hào)元素，主族元素的最外層電子價(jià)電子，根據(jù)泡利原理和洪特規(guī)則畫出電子排布圖；
（2）亞鐵離子和鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀；等電子體的結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)獾碾娮邮酵瞥鯟N^-的電子式；C、N、O三種元素的電負(fù)性依次增大；
（3）與銅同一周期的副族元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與銅原子相同的元素是鉻；硫酸銅先和氨水反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀，氫氧化銅和氨水繼續(xù)反應(yīng)生成銅氨絡(luò)合物，根據(jù)銅氨絡(luò)合物的化學(xué)式確定含有的化學(xué)鍵類型；根據(jù)SO₄^2-中心原子含有的共價(jià)鍵個(gè)數(shù)與孤電子對(duì)個(gè)數(shù)之和確定其空間構(gòu)型和雜化方式；銅氨絡(luò)合物在水中的溶解性大于在乙醇中的溶解性；
（4）利用均攤法計(jì)算晶胞中Fe、Al原子數(shù)目，再計(jì)算晶胞的質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶體密度．

解答 解：（1）鋁是13號(hào)元素，電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，最外層3個(gè)電子是鋁的價(jià)電子，則價(jià)電子排布圖為，
故答案為：；（2）亞鐵離子的特征反應(yīng)是：亞鐵離子和鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀；等電子體的結(jié)構(gòu)相似，則CN^-電子式為；C、N、O三種元素的非金屬性依次增強(qiáng)，電負(fù)性依次增大，電負(fù)性依次增大，則由大到小的順序?yàn)镺＞N＞C，
故答案為：生成藍(lán)色沉淀；；O＞N＞C；
（3）銅的價(jià)電子排布式為：3d¹⁰4s¹；與銅同一周期的副族元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與銅原子相同的元素有Cr；
銅離子和氨水先生成氫氧化銅沉淀，氫氧化銅能溶于氨水生成銅氨絡(luò)合離子，銅氨絡(luò)合離子中氫原子和氮原子之間存在共價(jià)鍵，銅原子和氮原子之間存在配位鍵，所以銅氨絡(luò)合離子中存在共價(jià)鍵和配位鍵；
SO₄^2-離子中含有4個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，所以其立體構(gòu)型是正四面體，硫原子采取sp³雜化；
銅氨絡(luò)合物中水中的溶解性大于在乙醇中的溶解性，為析出銅氨絡(luò)合物，應(yīng)向溶液中加入乙醇，
故答案為：Cr；共價(jià)鍵和配位鍵；正四面體，sp³；降低Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O的溶解度；
（4）晶胞中Al原子數(shù)目為4，F(xiàn)e原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$=8，故該合金的化學(xué)式為Fe₂Al，晶胞質(zhì)量為$\frac{4×27+56×8}{{N}_{A}}$g，若晶胞的邊長為a nm，則合金的密度為$\frac{4×27+56×8}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-7cm）³=$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：Fe₂Al；$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及價(jià)電子排布圖、電負(fù)性、雜化理論、分子構(gòu)型、配合物、晶胞計(jì)算等，綜合性強(qiáng)，但解題具有較強(qiáng)的方法性和規(guī)律性，注意多總結(jié)和積累．