Question

1．1967年舒爾滋提出金屬互化物的概念，其定義為固相金屬間化合物擁有兩種或兩種以上的金屬元素，如Cu₉Al₄、CuCu₅Zn₈等．回答下列問題：
（1）某種金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互化物屬于晶體（填“晶體”或“非晶體”）．
（2）基態銅原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；在CuSO₄溶液中滴入過量氨水，形成配合物的顏色為深藍色．
（3）銅能與類鹵素（SCN）₂ 反應生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數目為5N_A；類鹵素（SCN）₂ 對應的酸有兩種，理論推測硫氰酸（H-S-C三N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵．
（4）金屬鋅晶體的堆積方式為六方最密堆積．在ZnS晶胞中（結構如圖1所示），S^2-的配位數為4．
（5）銅有兩種氧化物CuO、Cu₂O，高溫時易轉化為Cu₂O的原因為Cu₂O中Cu的d軌道為全充滿狀態，較穩定．（請從原子結構的角度解釋）
（6）錒與金形成的金屬互化物結構如圖2所示，其晶胞邊長為pm，該金屬互化物的密度為$\frac{389×1{0}^{-30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．（用含a、N_A的代數式表示）

Answer 1

分析 （1）晶體中原子排列有序，具有自范性；
（2）Cu是29號元素，原子核外電子數為29，根據核外電子排布規律書寫核外電子排布式；根據銅氨絡離子的顏色分析；
（3）（SCN）₂的結構式為N≡C-S-S-C≡N，根據[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，沸點較高；
（4）Cu的晶體堆積方式屬于Mg型為六方最密堆積；根據S^2-離子周圍距離最近的Zn²⁺數目判斷；
（5）CuO中的Cu顯+2價，它的價電子排布式為3d⁹，Cu₂O中的Cu顯+1價，它的價電子排布式為3d¹⁰，處于全充滿狀態時較穩定；
（6）利用均攤法求出晶胞中Cu、Au的個數，然后求出晶胞的質量，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）晶體中原子排列有序，具有自范性，已知某種金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互化物屬于晶體；
故答案為：晶體；
（2）Cu是29號元素，原子核外電子數為29，基態原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，在CuSO₄溶液中滴入過量氨水，形成配合物銅氨絡離子，銅氨絡離子在溶液中為深藍色；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；深藍色；
（3）（SCN）₂的結構式為N≡C-S-S-C≡N，根據[（SCN）₂]的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，（SCN）₂分子含有5個σ鍵，故1mol（SCN）₂分子中含有σ鍵的數目為 5N_A，
由于異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸，
故答案為：5N_A；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵；
（4）Cu的晶體堆積方式屬于Mg型為六方最密堆積；由圖1可知，S^2-離子周圍距離最近的Zn²⁺有4個，則S^2-的配位數為4，
故答案為：六方最密堆積；4；
（5）CuO中的Cu顯+2價，它的價電子排布式為3d⁹，Cu₂O中的Cu顯+1價，它的價電子排布式為3d¹⁰所以Cu₂O中Cu的d軌道為全充滿狀態，較穩定，所以CuO高溫易轉化為Cu₂O．
故答案為：Cu₂O中Cu的d軌道為全充滿狀態，較穩定；
（6）晶胞中Cu原子數目為6×$\frac{1}{2}$=3、Au原子數目為8×$\frac{1}{8}$=1，晶胞質量為$\frac{3×64+197}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長為a pm=a×10^-10 cm，則晶胞體積為（a×10^-10 cm）³，
該金屬互化物的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{3×64+197}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{389×1{0}^{-30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{389×1{0}^{-30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$．

點評 本題考查較綜合，涉及電子排布、共價鍵鍵、晶胞計算、晶體沸點比較等，側重原子結構與性質的考查，題目難度中等，注意把握常見的晶體堆積模型以及晶胞的有關計算．