Question

15．銅族元素包括Cu、Ag、Au，其單質均為面心立方晶體．
（1）基態(tài)Au原子有1個未成對電子，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色．
（2）Cu₂O是一種共價型化合物，其立方晶胞內(nèi)：氧原子分別位于立方體的頂點和體心，則該晶胞中有4個銅原子，其中氧原子的配位數(shù)為4．
（3）釔鋇銅氧超導體的理想晶胞如圖所示，其化學式為：YBa₂Cu₃O₇，該晶體中Y為+3，Ba為+2，銅為+2、+3，則銅元素中+2價銅的百分含量為$\frac{2}{3}$；Y的價電子排布式為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單質的密度$\frac{4×108}{{N}_{A}×（0.408×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3（不必計算出結果）．

Answer 1

分析 （1）Au是第IB族元素，與Cu是同族，Cu有1個未成對電子；Cu原子的外圍電子排布是3d¹⁰4s¹，4s、3d能級各失去1個電子形成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⁺，為深藍色離子，其中N原子與3個H原子形成3個共價鍵，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)均攤法計算晶胞中O原子數(shù)目為2，結合化學式可知Cu原子數(shù)目為4；Cu原子與位于體心的O原子與頂點的O原子之間，形成共價鍵，所以每個O原子與4個Cu原子形成共價鍵；
（3）根據(jù)均攤法計算晶胞中Y、Ba、Cu、O原子數(shù)目，進而確定化學式；根據(jù)化合價代數(shù)和計算+2價的Cu、+3價的Cu原子數(shù)目；Y的價電子排布式為4d¹5s²，有5個電子層，價電子數(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Ag原子，表示出晶胞質量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）Au是第IB族元素，與Cu是同族，Cu有1個未成對電子，則Au也有1個未成對電子；Cu原子的外圍電子排布是3d¹⁰4s¹，4s、3d能級各失去1個電子形成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⁺，為深藍色離子，其中N原子與3個H原子形成3個共價鍵，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原子與頂點的O原子之間，形成共價鍵，所以每個O原子與4個Cu原子形成共價鍵，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原子的個數(shù)是1；Ba位于體內(nèi)，則Ba原子的個數(shù)是2，Cu原子位于頂點和棱，則Cu原子的個數(shù)是8×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{8}$=3；O原子位于棱和面上，所以O原子的個數(shù)是12×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{2}$=7，則該晶胞的化學式是YBa₂Cu₃O₇；該晶體中Y為+3，Ba為+2，銅為+2、+3，O為-2價，根據(jù)元素的正負化合價代數(shù)和為0的原則，則Cu元素的整體化合價為+7價，+2價的Cu有2個，+3價的Cu有1個，銅元素中+2價銅的百分含量為$\frac{2}{3}$；Y的價電子排布式為4d¹5s²，有5個電子層，價電子數(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：$\frac{4×108}{{N}_{A}×（0.408×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點評 本題考查晶胞計算、核外電子排布、雜化方式判斷等，注意掌握利用均攤法進行晶胞有關計算，難度中等．