Question

1．1967年舒尔滋提出金属互化物的概念，其定义为固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素，如Cu₉Al₄、CuCu₅Zn₈等．回答下列问题：
（1）某种金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于晶体（填“晶体”或“非晶体”）．
（2）基态铜原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；在CuSO₄溶液中滴入过量氨水，形成配合物的颜色为深蓝色．
（3）铜能与类卤素（SCN）₂ 反应生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂分子中含有σ键的数目为5N_A；类卤素（SCN）₂ 对应的酸有两种，理论推测硫氰酸（H-S-C三N）的沸点低于异硫氰酸（H-N=C=S）的沸点，其原因是异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键．
（4）金属锌晶体的堆积方式为六方最密堆积．在ZnS晶胞中（结构如图1所示），S^2-的配位数为4．
（5）铜有两种氧化物CuO、Cu₂O，高温时易转化为Cu₂O的原因为Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定．（请从原子结构的角度解释）
（6）锕与金形成的金属互化物结构如图2所示，其晶胞边长为pm，该金属互化物的密度为$\frac{389×1{0}^{-30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．（用含a、N_A的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）晶体中原子排列有序，具有自范性；
（2）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，根据核外电子排布规律书写核外电子排布式；根据铜氨络离子的颜色分析；
（3）（SCN）₂的结构式为N≡C-S-S-C≡N，根据[（SCN）₂]的结构可知分子中有3个单键和2个碳氮三键，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键；异硫氰酸分子间可形成氢键，沸点较高；
（4）Cu的晶体堆积方式属于Mg型为六方最密堆积；根据S^2-离子周围距离最近的Zn²⁺数目判断；
（5）CuO中的Cu显+2价，它的价电子排布式为3d⁹，Cu₂O中的Cu显+1价，它的价电子排布式为3d¹⁰，处于全充满状态时较稳定；
（6）利用均摊法求出晶胞中Cu、Au的个数，然后求出晶胞的质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）晶体中原子排列有序，具有自范性，已知某种金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于晶体；
故答案为：晶体；
（2）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，基态原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，在CuSO₄溶液中滴入过量氨水，形成配合物铜氨络离子，铜氨络离子在溶液中为深蓝色；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；深蓝色；
（3）（SCN）₂的结构式为N≡C-S-S-C≡N，根据[（SCN）₂]的结构可知分子中有3个单键和2个碳氮三键，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键，（SCN）₂分子含有5个σ键，故1mol（SCN）₂分子中含有σ键的数目为 5N_A，
由于异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸点低于异硫氰酸，
故答案为：5N_A；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键；
（4）Cu的晶体堆积方式属于Mg型为六方最密堆积；由图1可知，S^2-离子周围距离最近的Zn²⁺有4个，则S^2-的配位数为4，
故答案为：六方最密堆积；4；
（5）CuO中的Cu显+2价，它的价电子排布式为3d⁹，Cu₂O中的Cu显+1价，它的价电子排布式为3d¹⁰所以Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定，所以CuO高温易转化为Cu₂O．
故答案为：Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定；
（6）晶胞中Cu原子数目为6×$\frac{1}{2}$=3、Au原子数目为8×$\frac{1}{8}$=1，晶胞质量为$\frac{3×64+197}{{N}_{A}}$g，晶胞边长为a pm=a×10^-10 cm，则晶胞体积为（a×10^-10 cm）³，
该金属互化物的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{3×64+197}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{389×1{0}^{-30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{389×1{0}^{-30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$．

点评 本题考查较综合，涉及电子排布、共价键键、晶胞计算、晶体沸点比较等，侧重原子结构与性质的考查，题目难度中等，注意把握常见的晶体堆积模型以及晶胞的有关计算．