Question

16．铜、银、金与社会生活联系密切，请回答下列相关问题．
（1）在元素周期表中，铜、银、金元素位于同一族，它们基态原子的价层电子排布式中各能级上的电子数相等，能层数依次增大，其通式为（n-1）d¹⁰ns¹（用n表示核外电子层数）；铜元素所在周期中，基态原子未成对电子数最多的原子M的价层电子轨道示意图为．
（2）银氨溶液可以检验醛基．
例如CH₃CHO+2Ag（NH₃）₂OH→CH₃COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O．
①a个CH₃CHO分子中π键的数目为a，碳原子轨道杂化类型为sp³、sp²．
②CH₃CH₂OH、CH₃CHO的沸点分别为78.5℃、20.8℃，它们的相对分子质量相差2，而沸点却相差较大，其只要原因是CH₃CH₂OH分子之间形成氢键．
③在H、C、N、O中，第一电离能最大的元素和电负性最大的元素组成的化合物的化学式为N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅（填一种即可），CH₄、NH₃、H₂O分子的键角依次减小，原因是分子中孤电子对数越多，键角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤电子对数依次为0、1、2．
（3）金不溶于硝酸，但溶于“王水”，发生如下反应：
Au+4HCl+HNO₃═H[AuCl₄]+NO↑+2H₂O，金溶于王水的主要原因是形成了[AuCl₄]^-，提高了金的活泼性．在[AuCl₄]^-中配位键的数目为4，写出该配离子的结构式：．
（4）金、银的一种合金具有较强的储氢能力．该合金的晶胞为面心立方结构，银离子位于面心，金原子位于顶点．若该晶胞边长为acm，则晶胞的密度为$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．
（5）研究发现，金属阳离子在水溶液中的颜色与该金属阳离子d能级上的未成对电子数有关，已知溶液中Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺分别呈蓝色、棕黄色，浅绿色而Cu⁺呈无色，请解释该现象：Cu⁺d能级上的未成对电子数为0．Cu（OH）₂难溶于氢氧化钠溶液，但是易溶于浓氨水，用离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、各能级电子数相等价电子通式为（n-1）d¹⁰ns¹，铜元素所在周期即为第四周期中，基态原子未成对电子数最多的原子为铬原子，据此答题；
（2）①CH₃CHO中有碳氧双键，双键中有一个π键，根据碳原子周围的成键情况和孤电子对数可判断碳原子的杂化类型；
②分子形成氢键可以增大物质的熔沸点；
③在H、C、N、O中，第一电离能最大的元素为N，电负性最大的元素为O，根据价层电子对互斥理论，分子中孤电子对数越多，键角越小，据此答题；
（3）[AuCl₄]^-中，每个氯离子与金离子之间都形成一个配位键，据此可画出结构式；
（4）合金的晶胞为面心立方结构，银原子位于面心，金原子位于顶点，所以晶胞中银原子数为6×$\frac{1}{2}$=3，金原子数为8×$\frac{1}{8}$=1，根据$ρ=\frac{m}{V}$进行计算；
（5）金属阳离子在水溶液中的颜色与该金属阳离子d能级上的未成对电子数有关，Cu⁺的核外电子排布为[Ar]3d¹⁰，没有未成对的电子，铜离子能与氨分子形成铜氨络合离子，所以Cu（OH）₂易溶于浓氨水，据此答题；

解答 解：（1）在元素周期表中，Cu、Ag、Au位于ⅠB族、各能级电子数相等价电子通式为（n-1）d¹⁰ns¹，铜元素所在周期即为第四周期中，基态原子未成对电子数最多的原子为铬原子，其价层电子轨道示意图为，
故答案为：（n-1）d¹⁰ns¹；；
（2）①CH₃CHO中有一个碳氧双键，双键中有一个π键，所以a个CH₃CHO分子中π键的数目为a，根据碳原子周围的成键情况和孤电子对数可知，甲基中的碳的杂化方式为sp³，醛基中的碳原子的杂化方式为sp²，
故答案为：a；sp³、sp²；
②CH₃CH₂OH分子之间形成氢键，所以CH₃CH₂OH的沸点高于CH₃CHO的沸点，
故答案为：CH₃CH₂OH分子之间形成氢键；
③在H、C、N、O中，第一电离能最大的元素为N，电负性最大的元素为O，它们组成的化合物的化学式为N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅，根据价层电子对互斥理论，分子中孤电子对数越多，键角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤电子对数依次为0、1、2，所以CH₄、NH₃、H₂O分子的键角依次减小，
故答案为：N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅；分子中孤电子对数越多，键角越小，CH₄、NH₃、H₂O分子中C、N、O的孤电子对数依次为0、1、2；
（3）[AuCl₄]^-中，每个氯离子与金离子之间都形成一个配位键，所以有4个配位键，其结构式为，
故答案为：4；；
（4）合金的晶胞为面心立方结构，银原子位于面心，金原子位于顶点，所以晶胞中银原子数为6×$\frac{1}{2}$=3，金原子数为8×$\frac{1}{8}$=1，根据$ρ=\frac{m}{V}$可知，晶胞的密度为$\frac{\frac{3×108+197}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{521}{{N}_{A}{a}^{3}}$；
（5）金属阳离子在水溶液中的颜色与该金属阳离子d能级上的未成对电子数有关，Cu⁺的核外电子排布为[Ar]3d¹⁰，没有未成对的电子，铜离子能与氨分子形成铜氨络合离子，所以Cu（OH）₂易溶于浓氨水，反应的离子方程式为Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案为：Cu⁺d能级上的未成对电子数为0；Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．

点评 本题考查较综合，涉及电子排布式、熔沸点的比较、氧化还原反应、晶胞的计算等知识点，根据密度公式、氧化还原反应原理等知识点来分析解答，难点是晶胞的计算，题目难度中等．