Question

14．金屬鋁、鐵、銅與人類生產、生活息息相關．
（1）基態(tài)鋁原子核處在能量最高的能級上的電子共有1種不同的運動狀態(tài)，工業(yè)電解熔融氧化鋁時要添加助熔劑Na₃[AlF₆]．由氟化鈉和硫酸鋁可以抽取Na₃[AlF₆]，反應的化學方程式為12NaF+Al₂（SO₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₃AlF₆+3Na₂SO₄．
（2）聚合硫酸鐵（簡稱PFS）的化學式為[Fe（OH）_n（SO₄）_（3-n）]_m，是常用的水處理劑，與PFS中鐵元素價態(tài)相同的鐵離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵，SO₄^2-的空間構型是空間正四面體．
（3）下列關于[Cu（NH₃）₄]SO₄、K₄[Fe（CN）₆]、Na₃[AlF₆]的說法中正確的有ad（填字母）．
    a．三種物質中含有的化學鍵類型均有離子鍵和配位鍵
    b．三種物質的組成元素中電負性最大與最小的兩種非金屬元素形成的晶體屬于離子晶體
    c．三種物質的組成元素中第一電離能最大的是氮元素
    d．K₄[Fe（CN）₆]與Na3[AlF₆]的中心離子具有相同的配位數(shù)
（4）某種含Cu²⁺的化合物可催化氧化丙烯醇（HOCH₂CH=CH₂）制備丙醛（CH₃CH₂CHO），在丙烯醇中共有9個σ鍵，其中碳原子的雜化方式是sp²、sp³．
（5）用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)的值．對金屬銅的測定得到以下結果：銅晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361pm．又知銅的密度為9.0g/cm³，則銅原子的直徑為$\frac{361}{\sqrt{2}}$pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為6.05×10²³．

Answer 1

分析 （1）鋁是13號元素，根據核外電子排布規(guī)律分析，鋁基態(tài)原子核外能量最高的能級為3p，排布了1個電子，有1種不同的運動狀態(tài)；首先根據反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫即可；
（2）鐵有兩種陽離子，亞鐵離子在空氣中不能穩(wěn)定存在，而鐵離子在空氣中科院穩(wěn)定存在，可以推斷化合價為+3價，據此書寫鐵離子的電子排布式；根據價層電子對互斥模型判斷SO₄^2-的空間結構；
（3）a．均含金屬離子與配位離子之間的離子鍵，配位離子中含配位鍵；
b．電負性最大的為F，電負性最小的為氫；
c．非金屬性最強的為F，其電負性最大，第一電離能最大；
d．由化學式可知，配位數(shù)均為6；
（4）有機物中C=C鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵；根據雜化理論在丙烯醇中構成C=C的兩個碳原子是sp²雜化，另一個C為sp³雜化；
（5）根據銅晶胞為面心立方最密堆積，由邊長可計算出晶胞的體積，根據m=ρ×V計算質量，由晶胞可知Cu原子在頂點和面心，以此計算．

解答 解：（1）鋁是13號元素，其基態(tài)原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，原子核外能量最高的能級為3p，排布了1個電子，有1種不同的運動狀態(tài)，硫酸鋁和氟化鈉（NaF）在熔融條件下反應生成冰晶石（Na₃AlF₆），同時得到硫酸鈉，化學方程式為：12NaF+Al₂（SO₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₃AlF₆+3Na₂SO₄，
故答案為：1；12NaF+Al₂（SO₄）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₃AlF₆+3Na₂SO₄；
（2）絮狀物在空氣之中能穩(wěn)定存在說明為鐵離子，因為亞鐵離子在空氣中不穩(wěn)定，故鐵的化合價為+3價，鐵離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，SO₄^2-中S原子的價層電子對數(shù)為$\frac{6+2}{2}$=4，所以S原子的雜化方式為sp³雜化，SO₄^2-空間構型為正四面體，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；空間正四面體；
（3）a．[Cu（NH₃）₄]SO₄、K₄[Fe（CN）₆]、Na₃[AlF₆]晶體都為配位化合物，晶體中存在化學鍵類型都為配位鍵和離子鍵，故a正確；
b．電負性最大的為F，電負性最小的為氫，形成的晶體屬于分子晶體，故b錯誤；
c．三種物質的組成元素中第一電離能最大的是氟元素，故c錯誤；
d．K₄[Fe（CN）₆]與Na₃[AlF₆]的中心離子具有相同的配位數(shù)，均為6，故d正確；
故答案為：ad；
（4）C=C鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，則丙烯醇（CH₂=CHCH₂OH）中共有9個σ鍵和1個π鍵，丙烯醇（CH₂=CHCH₂OH）中構成C=C的兩個碳原子是sp²雜化，另一個C為sp³雜化，
故答案為：9； sp²、sp³；
（5）根據銅晶胞為面心立方最密堆積，由邊長可計算出晶胞的體積V=（361 pm）³≈4.70×10^-23 cm³，根據m=ρ×V=9.00 g•cm^-3×4.70×10^-23cm³=4.23×10^-22g；
由于一個銅晶胞中含有的銅原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4（個），每個銅原子的體積約為=4.70×10^-23 cm³÷4=1.18×10^-23 cm³，則$\frac{1}{6}$×π×d³=1.18×10^-23 cm³，解得銅原子的直徑d=$\frac{361}{\sqrt{2}}$pm≈255pm；N_A=$\frac{63.6g/mol}{\frac{1}{4}×4.23×1{0}^{-22}g}$≈6.05×10²³mol^-1，
故答案為：$\frac{361}{\sqrt{2}}$或255；6.05×10²³．

點評 本題考查晶胞計算及物質結構，為高頻考點，側重選修三物質結構與性質的考查，涉及電子排布、雜化及晶胞計算等，注重高頻考點的考查，綜合性較強，（5）為解答難點，題目難度中等．