Question

14．元素周期表中第四周期元素由于受3d電子的影響，性質的遞變規(guī)律與短周期元素略有不同．
Ⅰ．第四周期元素的第一電離能隨原子序數的增大，總趨勢是逐漸增大的．
鎵（₃₁Ga）的基態(tài)電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
₃₁Ga的第一電離能卻明顯低于₃₀Zn，原因是₃₀Zn的4S能級處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定；
Ⅱ．第四周期過渡元素的明顯特征是形成多種多樣的配合物．
（1）CO和NH₃可以和很多過渡金屬形成配合物．CO與N₂互為等電子體，CO分子中C原子上有一孤電子對，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結構，則CO的結構式可表示為．NH₃分子中N原子的雜化方式為SP³雜化，NH₃分子的空間立體構型是三角錐型．
（2）向盛有硫酸銅水溶液的試管中加氨水，首先形成藍色沉淀，繼續(xù)加入氨水沉淀溶解，得到深藍色透明溶液，向該溶液中加乙醇，析出深藍色晶體．藍色沉淀先溶解，后析出的原因是：Cu（OH）₂+4NH₃H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O+2OH^-，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄在極性較小的乙醇中溶解度較小而析出
（用相關的離子方程式和簡單的文字說明加以解釋）
（3）如圖甲所示為二維平面晶體示意圖，所表示的化學式為AX₃的是b．

（4）圖乙為一個金屬銅的晶胞，此晶胞立方體的邊長為acm，Cu的相對原子質量為64，金屬銅的密度為ρ g/cm³，則阿伏加德羅常數可表示為$\frac{256}{ρ•a3}$ mol^-1（用含a、ρ的代數式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ．鎵是31號元素，該原子核外有31個電子，根據能量最低原理書寫核外電子排布式；
Zn原子的4s軌道為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，第一電離能較高；
Ⅱ．（1）C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結構，C原子與氧原子之間存在2個普通共價鍵、1個配位鍵，C原子與氧原子之間形成三鍵；
NH₃分子中N原子成3個N-H鍵、含有1對孤電子對，據此確定N原子雜化方式及空間結構；
（2）向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成氫氧化銅沉淀，繼續(xù)加氨水，氫氧化銅溶解得到四氨合銅絡離子，溶液呈深藍色透明溶液，若加入極性較小的溶劑乙醇，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄析出得到深藍色的晶體；
（3）由圖中直接相鄰的原子數可以求出a、b中兩類原子數目之比，據此確定；
（4）根據均攤法計算晶胞中Cu原子數目，結合相對分子質量及阿伏伽德羅常數表示出晶胞質量，根據晶胞棱長計算晶胞體積，再根據密度計算晶胞質量，據此列方程計算．

解答 解：Ⅰ．鎵是31號元素，該原子核外有31個電子，4S能級能量小于3d能級能量，根據能量最低原理，電子先排4s能級后排3d能級，所以其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；
Zn原子的價電子排布式為3d¹⁰4s²，4s軌道為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，故Zn的第一電離能大于Ga，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹；Zn原子的價電子排布式為3d¹⁰4s²，4s軌道為全充滿狀態(tài)，體系的能量較低，較穩(wěn)定，故Zn的第一電離能大于Ga；
Ⅱ．（1）C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結構，C原子與氧原子之間存在2個普通共價鍵、1個配位鍵，C原子與氧原子之間形成三鍵，結構式為；
NH₃分子中N原子成3個N-H鍵、含有1對孤電子對，N原子雜化方式為sp³，空間結構為三角錐形，
故答案為：；sp³；三角錐形；
（2）氫氧化銅與氨水發(fā)生反應：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，沉淀溶解，向該溶液中加乙醇，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄在極性極性的乙醇中溶解度減小而析出得到深藍色的晶體，
故答案為：氫氧化銅與氨水發(fā)生反應：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，向該溶液中加乙醇，生成的[Cu（NH₃）₄]SO₄在極性極性的乙醇中溶解度減小而析出得到深藍色的晶體；
（3）a圖中每個斜線球周圍有6個白色球，而每個白色球為3個斜線球共有，故斜線球與白色球數目之比=
1：6×$\frac{1}{3}$=1：2，
b圖中每個斜線球周圍有6個白色球，而每個白色球為2個斜線球共有，故斜線球與白色球數目之比=1：6×$\frac{1}{2}$=1：3，
故圖b符合化學式為AX₃，
故答案為：b；
（4）晶胞中含有銅原子數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質量為$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，該晶胞體積為a³ cm³，則$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g=a³ cm³×ρ g/cm³，故N_A=$\frac{256}{ρ{a}^{3}}$，
故答案為：$\frac{256}{ρ{a}^{3}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布式、電離能、分子結構、雜化軌道、配合物、晶胞計算等，難度中等，注意利用均攤法進行晶胞有關計算，理解同周期第一電離能突躍原因．