Question

9．铝、铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途．请回答下列问题：
（1）铝原子的价电子排布图为．
（2）K₃Fe（CN）₆溶液可用于检验Fe²⁺，实验现象是生成蓝色沉淀，CN^-与N₂互为等电子体，则CN^-的电子式为，C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C．
（3）向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂（如乙醇），将析出深蓝色的晶体，与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素为Cr（填元素符号）．实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有共价键和配位键，SO₄^2-的立体构型是正四面体，其中S原子的杂化轨道类型是sp³．实验过程中加入C₂H₅OH后可观察到析出深蓝色Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O晶体，实验中所加C₂H₅OH的作用是降低Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O的溶解度．
（4）某种Al-Fe合金的晶胞如图所示，该合金的化学式为Fe₂Al．若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）铝是13号元素，主族元素的最外层电子价电子，根据泡利原理和洪特规则画出电子排布图；
（2）亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀；等电子体的结构相似，根据氮气的电子式推出CN^-的电子式；C、N、O三种元素的电负性依次增大；
（3）与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素是铬；硫酸铜先和氨水反应生成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜和氨水继续反应生成铜氨络合物，根据铜氨络合物的化学式确定含有的化学键类型；根据SO₄^2-中心原子含有的共价键个数与孤电子对个数之和确定其空间构型和杂化方式；铜氨络合物在水中的溶解性大于在乙醇中的溶解性；
（4）利用均摊法计算晶胞中Fe、Al原子数目，再计算晶胞的质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度．

解答 解：（1）铝是13号元素，电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，最外层3个电子是铝的价电子，则价电子排布图为，
故答案为：；（2）亚铁离子的特征反应是：亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀；等电子体的结构相似，则CN^-电子式为；C、N、O三种元素的非金属性依次增强，电负性依次增大，电负性依次增大，则由大到小的顺序为O＞N＞C，
故答案为：生成蓝色沉淀；；O＞N＞C；
（3）铜的价电子排布式为：3d¹⁰4s¹；与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有Cr；
铜离子和氨水先生成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜能溶于氨水生成铜氨络合离子，铜氨络合离子中氢原子和氮原子之间存在共价键，铜原子和氮原子之间存在配位键，所以铜氨络合离子中存在共价键和配位键；
SO₄^2-离子中含有4个σ键，没有孤电子对，所以其立体构型是正四面体，硫原子采取sp³杂化；
铜氨络合物中水中的溶解性大于在乙醇中的溶解性，为析出铜氨络合物，应向溶液中加入乙醇，
故答案为：Cr；共价键和配位键；正四面体，sp³；降低Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O的溶解度；
（4）晶胞中Al原子数目为4，Fe原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$=8，故该合金的化学式为Fe₂Al，晶胞质量为$\frac{4×27+56×8}{{N}_{A}}$g，若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为$\frac{4×27+56×8}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-7cm）³=$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：Fe₂Al；$\frac{5.56×1{0}^{23}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及价电子排布图、电负性、杂化理论、分子构型、配合物、晶胞计算等，综合性强，但解题具有较强的方法性和规律性，注意多总结和积累．