Question

铁和铜都是生产、生活中应用广泛的金属，能形成很多种合金和化合物。请回答：

（1）基态Cu^＋的价层电子排布图为________。基态Fe^3＋中有________种运动状态不同的电子。

（2）铁单质能形成Fe（CO）₅，其熔点为－21℃，沸点为102.8℃。则Fe（CO）₅晶体的类型为________，其σ键和π键的数目之比为________。与CO互为等电子体的离子符号为________（任写一种）。

（3）铜元素的焰色反应呈绿色，很多金属元素能发生焰色反应的微观原因为________。

（4）[Cu（NH₃）₄]SO₄中，所含基态非金属原子的第一电离能由小到大的顺序为________。阴离子的空间构型为________，其中心原子的杂化轨道类型为________。

（5）铁单质的一种晶体的堆积模型为体心立方堆积，晶胞参数为apm；铜单质的一种晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，晶胞参数为bpm。则两种晶体中，铁原子和铜原子的配位数之比为________，晶体的密度之比为________（用代数式表示）。

Answer

23 分子晶体 3︰1 CN－（或等合理答案即可得分） 电子由较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量，形成焰色反应 H＜S＜O＜N 正四面体形 sp3 2︰3

【解析】试题分析：（1）29号铜元素核外有29个电子，基态Cu＋，核外电子数为28，3d轨道的电子为价电子；26号铁元素，Fe3＋核外有23个电子，所有电子的运动状态都不同。（2）分子晶体熔沸点较低；CO分子中含有碳氧三键；原子数相同、电子总数相同的分子或离子，互称为等电子体；（3）电子由较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量，形成焰色反应；（4）同一周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，但第VA族元素最外层半充满，为温度结构，所有第一电离能大于属于第VIA族元素，同一周期从上到下第一电离能减小；SO42-价电子对数为 ，轨道杂化方式为SP3，无孤对电子；(5) 体心立方堆积配位数是8，面心面心立方最密堆积，配位数是12；晶胞的边长为apm，1mol晶胞体积为(a×10-10cm)3 NA，晶胞中有2个Fe原子，故1mol晶胞质量为2×56NA g，铜单质的一种晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，晶胞参数为bpm，1mol晶胞体积为(b×10-10cm)3 NA，晶胞中有4个铜原子，1mol晶胞质量4×64NAg。

解析：（1）基态Cu＋，核外电子数为28，价层电子排布图为；Fe3＋核外有23个电子，有23种运动状态不同的电子；（2）根据Fe（CO）5晶体的熔沸点较低，判断晶体类型为分子晶体，单键为σ键，三键中1个σ键和2个π键，其σ键和π键的数目之比为3︰1。CO有14个电子， 与CO互为等电子体的离子符号为CN－或；(3)电子由较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量，形成焰色反应， 所有很多金属元素能发生焰色反应；N、O元素属于同一周期且N元素属于第VA族，O元素属于第VIA族，第一电离能O＜N ，O、S属于同一周期且S元素的原子序数大于O元素，所以第一电离能O＞S，大小顺序是N＞O＞S，所有第一电离能H＜S＜O＜N；SO42-价电子对数为 ，轨道杂化方式为SP3，空间构型为正四面体形； （5）体心立方堆积配位数是8，面心面心立方最密堆积，配位数是12，配位数之比为2:3；晶胞的边长为apm，1mol晶胞体积为(a×10-10cm)3 NA，晶胞中有2个Fe原子，故1mol晶胞质量为2×56NA g，铜单质的一种晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，晶胞参数为bpm，1mol晶胞体积为(b×10-10cm)3 NA，晶胞含有4个铜原子，1mol晶胞质量4×64NAg，铁的密度比为2×56NAg÷(a×10-10cm)3 NA、铜的密度为4×64NAg÷(b×10-10cm)3 NA，密度比为。

点睛：同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级处于半满稳定状态，能量较低，所有第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能C＜O＜N。