Question

16．銅、銀、金與社會生活聯(lián)系密切，請回答下列相關問題．
（1）在元素周期表中，銅、銀、金元素位于同一族，它們基態(tài)原子的價層電子排布式中各能級上的電子數(shù)相等，能層數(shù)依次增大，其通式為（n-1）d¹⁰ns¹（用n表示核外電子層數(shù)）；銅元素所在周期中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的原子M的價層電子軌道示意圖為．
（2）銀氨溶液可以檢驗醛基．
例如CH₃CHO+2Ag（NH₃）₂OH→CH₃COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O．
①a個CH₃CHO分子中π鍵的數(shù)目為a，碳原子軌道雜化類型為sp³、sp²．
②CH₃CH₂OH、CH₃CHO的沸點分別為78.5℃、20.8℃，它們的相對分子質量相差2，而沸點卻相差較大，其只要原因是CH₃CH₂OH分子之間形成氫鍵．
③在H、C、N、O中，第一電離能最大的元素和電負性最大的元素組成的化合物的化學式為N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅（填一種即可），CH₄、NH₃、H₂O分子的鍵角依次減小，原因是分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤電子對數(shù)依次為0、1、2．
（3）金不溶于硝酸，但溶于“王水”，發(fā)生如下反應：
Au+4HCl+HNO₃═H[AuCl₄]+NO↑+2H₂O，金溶于王水的主要原因是形成了[AuCl₄]^-，提高了金的活潑性．在[AuCl₄]^-中配位鍵的數(shù)目為4，寫出該配離子的結構式：．
（4）金、銀的一種合金具有較強的儲氫能力．該合金的晶胞為面心立方結構，銀離子位于面心，金原子位于頂點．若該晶胞邊長為acm，則晶胞的密度為$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．
（5）研究發(fā)現(xiàn)，金屬陽離子在水溶液中的顏色與該金屬陽離子d能級上的未成對電子數(shù)有關，已知溶液中Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺分別呈藍色、棕黃色，淺綠色而Cu⁺呈無色，請解釋該現(xiàn)象：Cu⁺d能級上的未成對電子數(shù)為0．Cu（OH）₂難溶于氫氧化鈉溶液，但是易溶于濃氨水，用離子方程式表示其主要原因：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）在元素周期表中，Cu、Ag、Au位于ⅠB族、各能級電子數(shù)相等價電子通式為（n-1）d¹⁰ns¹，銅元素所在周期即為第四周期中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的原子為鉻原子，據此答題；
（2）①CH₃CHO中有碳氧雙鍵，雙鍵中有一個π鍵，根據碳原子周圍的成鍵情況和孤電子對數(shù)可判斷碳原子的雜化類型；
②分子形成氫鍵可以增大物質的熔沸點；
③在H、C、N、O中，第一電離能最大的元素為N，電負性最大的元素為O，根據價層電子對互斥理論，分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，據此答題；
（3）[AuCl₄]^-中，每個氯離子與金離子之間都形成一個配位鍵，據此可畫出結構式；
（4）合金的晶胞為面心立方結構，銀原子位于面心，金原子位于頂點，所以晶胞中銀原子數(shù)為6×$\frac{1}{2}$=3，金原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，根據$ρ=\frac{m}{V}$進行計算；
（5）金屬陽離子在水溶液中的顏色與該金屬陽離子d能級上的未成對電子數(shù)有關，Cu⁺的核外電子排布為[Ar]3d¹⁰，沒有未成對的電子，銅離子能與氨分子形成銅氨絡合離子，所以Cu（OH）₂易溶于濃氨水，據此答題；

解答 解：（1）在元素周期表中，Cu、Ag、Au位于ⅠB族、各能級電子數(shù)相等價電子通式為（n-1）d¹⁰ns¹，銅元素所在周期即為第四周期中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的原子為鉻原子，其價層電子軌道示意圖為，
故答案為：（n-1）d¹⁰ns¹；；
（2）①CH₃CHO中有一個碳氧雙鍵，雙鍵中有一個π鍵，所以a個CH₃CHO分子中π鍵的數(shù)目為a，根據碳原子周圍的成鍵情況和孤電子對數(shù)可知，甲基中的碳的雜化方式為sp³，醛基中的碳原子的雜化方式為sp²，
故答案為：a；sp³、sp²；
②CH₃CH₂OH分子之間形成氫鍵，所以CH₃CH₂OH的沸點高于CH₃CHO的沸點，
故答案為：CH₃CH₂OH分子之間形成氫鍵；
③在H、C、N、O中，第一電離能最大的元素為N，電負性最大的元素為O，它們組成的化合物的化學式為N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅，根據價層電子對互斥理論，分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤電子對數(shù)依次為0、1、2，所以CH₄、NH₃、H₂O分子的鍵角依次減小，
故答案為：N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅；分子中孤電子對數(shù)越多，鍵角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤電子對數(shù)依次為0、1、2；
（3）[AuCl₄]^-中，每個氯離子與金離子之間都形成一個配位鍵，所以有4個配位鍵，其結構式為，
故答案為：4；；
（4）合金的晶胞為面心立方結構，銀原子位于面心，金原子位于頂點，所以晶胞中銀原子數(shù)為6×$\frac{1}{2}$=3，金原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，根據$ρ=\frac{m}{V}$可知，晶胞的密度為$\frac{\frac{3×108+197}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$；
（5）金屬陽離子在水溶液中的顏色與該金屬陽離子d能級上的未成對電子數(shù)有關，Cu⁺的核外電子排布為[Ar]3d¹⁰，沒有未成對的電子，銅離子能與氨分子形成銅氨絡合離子，所以Cu（OH）₂易溶于濃氨水，反應的離子方程式為Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案為：Cu⁺d能級上的未成對電子數(shù)為0；Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．

點評 本題考查較綜合，涉及電子排布式、熔沸點的比較、氧化還原反應、晶胞的計算等知識點，根據密度公式、氧化還原反應原理等知識點來分析解答，難點是晶胞的計算，題目難度中等．