Question

15．銅族元素包括Cu、Ag、Au，其單質(zhì)均為面心立方晶體．
（1）基態(tài)Au原子有1個(gè)未成對(duì)電子，Cu²⁺的電子排布式為[Ar]3d⁹ ，向Cu²⁺溶液中加入足量的氨水后，再加入無水乙醇，可析出一種配合物，其中N原子的雜化軌道類型為sp³雜化，該配合物的顏色為深藍(lán)色．
（2）Cu₂O是一種共價(jià)型化合物，其立方晶胞內(nèi)：氧原子分別位于立方體的頂點(diǎn)和體心，則該晶胞中有4個(gè)銅原子，其中氧原子的配位數(shù)為4．
（3）釔鋇銅氧超導(dǎo)體的理想晶胞如圖所示，其化學(xué)式為：YBa₂Cu₃O₇，該晶體中Y為+3，Ba為+2，銅為+2、+3，則銅元素中+2價(jià)銅的百分含量為$\frac{2}{3}$；Y的價(jià)電子排布式為4d¹5s²，則Y在周期表的位置：第5周期第ⅢB族，
（4）已知Ag的晶胞參數(shù)a=0.408nm，列式表示Ag單質(zhì)的密度$\frac{4×108}{{N}_{A}×（0.408×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）Au是第IB族元素，與Cu是同族，Cu有1個(gè)未成對(duì)電子；Cu原子的外圍電子排布是3d¹⁰4s¹，4s、3d能級(jí)各失去1個(gè)電子形成Cu²⁺；向Cu²⁺溶液中加入足量的氨水后，再加入無水乙醇，可析出一種配合物，該配合離子是[Cu（NH₃）₄]²⁺，為深藍(lán)色離子，其中N原子與3個(gè)H原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，與銅離子形成配位鍵，N原子雜化軌道數(shù)目為4；
（2）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中O原子數(shù)目為2，結(jié)合化學(xué)式可知Cu原子數(shù)目為4；Cu原子與位于體心的O原子與頂點(diǎn)的O原子之間，形成共價(jià)鍵，所以每個(gè)O原子與4個(gè)Cu原子形成共價(jià)鍵；
（3）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Y、Ba、Cu、O原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和計(jì)算+2價(jià)的Cu、+3價(jià)的Cu原子數(shù)目；Y的價(jià)電子排布式為4d¹5s²，有5個(gè)電子層，價(jià)電子數(shù)目為3，在元素周期表中第5周期第ⅢB族元素；
（4）Ag是面心立方晶胞，體積均攤法可知晶胞內(nèi)有4個(gè)Ag原子，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：（1）Au是第IB族元素，與Cu是同族，Cu有1個(gè)未成對(duì)電子，則Au也有1個(gè)未成對(duì)電子；Cu原子的外圍電子排布是3d¹⁰4s¹，4s、3d能級(jí)各失去1個(gè)電子形成Cu²⁺形成Cu²⁺，則Cu²⁺的電子排布式為[Ar]3d⁹，向Cu²⁺溶液中加入足量的氨水后，再加入無水乙醇，可析出一種配合物，該配合離子是[Cu（NH₃）₄]²⁺，為深藍(lán)色離子，其中N原子與3個(gè)H原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，與銅離子形成配位鍵，所以N原子的雜化方式是sp³雜化，
故答案為：1；[Ar]3d⁹ ；sp³雜化；深藍(lán)色；
（2）根據(jù)O原子的位置，可知晶胞中O原子的數(shù)目是8×$\frac{1}{8}$+1=2，在Cu₂O中，Cu原子是O原子的數(shù)目的2倍，所以晶胞中Cu原子的數(shù)目是4；Cu原子與位于體心的O原子與頂點(diǎn)的O原子之間，形成共價(jià)鍵，所以每個(gè)O原子與4個(gè)Cu原子形成共價(jià)鍵，則O原子的配位數(shù)是4，
故答案為：4；4；
（3）Y原子位于體心，所以晶胞內(nèi)Y原子的個(gè)數(shù)是1；Ba位于體內(nèi)，則Ba原子的個(gè)數(shù)是2，Cu原子位于頂點(diǎn)和棱，則Cu原子的個(gè)數(shù)是8×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{8}$=3；O原子位于棱和面上，所以O(shè)原子的個(gè)數(shù)是12×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{2}$=7，則該晶胞的化學(xué)式是YBa₂Cu₃O₇；該晶體中Y為+3，Ba為+2，銅為+2、+3，O為-2價(jià)，根據(jù)元素的正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0的原則，則Cu元素的整體化合價(jià)為+7價(jià)，+2價(jià)的Cu有2個(gè)，+3價(jià)的Cu有1個(gè)，銅元素中+2價(jià)銅的百分含量為$\frac{2}{3}$；Y的價(jià)電子排布式為4d¹5s²，有5個(gè)電子層，價(jià)電子數(shù)目為3，Y是元素周期表中第5周期第ⅢB族元素，
故答案為：YBa₂Cu₃O₇；$\frac{2}{3}$；第5周期第ⅢB族；
（4）Ag是面心立方晶胞，晶胞內(nèi)Ag原子數(shù)目為6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，1nm=10^-7cm，所以該晶胞的密度為$\frac{4×108}{{N}_{A}}$g÷（0.408×10^-7cm）³=$\frac{4×108}{{N}_{A}×（0.408×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{4×108}{{N}_{A}×（0.408×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算、核外電子排布、雜化方式判斷等，注意掌握利用均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，難度中等．