Question

14．铜是人类最早发现的金属，也是人类广泛使用的一种金属．铜及其化合物在工业、工程技术和工艺上有着广泛的应用．
（1）早期发现的天然准晶颗粒由Cu、Fe、Al三种金属元素组成．Fe元素位于元素周期表的d区．基态Al原子的L层电子排布图为．
（2）Cu₂O为半导体材料，可由乙醛（CH₃CHO）和新制氢氧化铜反应得到，同时可得到乙酸．乙醛中碳原子的杂化轨道类型为sp³、sp²，1mol乙酸分子中含有的σ键的数目为7N_A．
（3）制造单晶硅太阳能电池片时，一般掺杂微量的铜、碳、硼、氮等．一价铜离子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰（或[Ar]3d¹⁰）．碳、硼、氮元素的电负性由大到小的顺序是N＞C＞B．（用元素符号表示）
（4）在络离子[Cu（NH₃）₄]²⁺中NH₃的VSEPR模型为四面体．
（5）铜银合金晶体具有面心立方最密堆积结构．在晶胞中，Cu原子位于面心，Ag原子位于顶点，若该晶胞边长为r pm，则合金的密度为$\frac{3.0×1{0}^{32}}{{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（设阿伏伽德罗常数的值为N_A）．

Answer 1

分析 （1）铁在第四周期第ⅤⅢ族，价电子3d⁶4s²，基态Al原子的核外电子排布为三个电子层，L层有8个电子分别位于sp亚层；
（2）乙醛中甲基上的C采取sp³杂化类型，醛基中的C采取sp²杂化类型；1个乙酸分子含有7个σ键和一个π键；
（3）铜为29号元素位于第四周期第ⅠB族，据此书写电子排布式，根据元素的电负性在周期表中的递变规律判断B、C、N元素的电负性由大到小的顺序，同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强；
（4）价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型），根据价电子对互斥理论，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数．σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$×（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤对电子；实际空间构型要去掉孤电子对，略去孤电子对就是该分子的空间构型．
价层电子对个数为4，不含孤电子对，为正四面体结构；含有一个孤电子对，空间构型为三角锥形，含有两个孤电子对，空间构型是V型；
价层电子对个数为3，不含孤电子对，平面三角形结构；含有一个孤电子对，空间构型为为V形结构；
价层电子对个数是2且不含孤电子对，为直线形结构；
（5）利用均摊法计算两种金属原子个数之比，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）Fe元素位于元素周期表的第四周期第ⅤⅢ族，价电子3d⁶4s²，为周期表中的d区，基态Al原子的核外电子排布为三个电子层，L层有8个电子分别位于sp亚层态Al原子的L层电子排布图为，
故答案为：d；；
  （2）乙醛中甲基上的C形成4条σ键，无孤电子对，因此采取sp³杂化类型，醛基中的C形成3条σ键和1条π键，无孤电子对，采取sp²杂化类型；1个乙酸分子含有7个σ键和一个π键，则1mol乙酸含有7molσ键，即7N_A个σ键，
故答案为：sp³、sp²；7N_A ；
（3）铜为29号元素位于第四周期第ⅠB族，原子的价电子排布式3d¹⁰4s¹，一价铜离子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰（或[Ar]3d¹⁰），B、C、N元素的电负性由大到小的顺序，同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强，碳、硼、氮元素的电负性由大到小的顺序是N＞C＞B，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰（或[Ar]3d¹⁰）； N＞C＞B；  
（4）氨气分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，VSEPR模型为正四面体结构；含有一个孤电子对，所以其空间构型为三角锥形，
故答案为：四面体；
（5）在晶胞中，Ag原子位于顶点，Cu原子位于面心，该晶胞中Ag原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3，所以该合金中Ag原子与Cu原子个数之比=1：3，
晶胞体积V=（r×10^-10cm）³，每个晶胞中铜原子个数是3、Ag原子个数是1，则ρ=$\frac{\frac{108+64×3}{NA}}{（r×1{0}^{-10}）^{3}}$=$\frac{3.0×1{0}^{32}}{{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{3.0×1{0}^{32}}{{r}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质的结构与性质，注重对电子排布式、化学键类型、杂化理论的应用、晶体结构考查，考查点较多，题目难度中等，侧重考查学生对知识的迁移应用，注意信息的理解和综合应用．