Question

2．鐵、鋁、銅都是日常生活中常見的金屬，它們的單質(zhì)及其化合物在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途．請(qǐng)回答以下問題：
（1）超細(xì)銅粉可用作導(dǎo)電材料、催化劑等，其制備方法如下：
Cu（NH₃）₄SO₄水溶液$→_{過濾}^{通入SO_{2}}$NH₄CuSO₃白色沉淀$→_{微熱、過濾}^{足量10mol．L-1硫酸}$超細(xì)銅粉
①銅元素位于周期表ds區(qū)；Cu⁺的基態(tài)價(jià)電子排布圖；NH₄CuSO₃中N、S、O三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞S（元素符號(hào)表示）．
②SO₄^2-中心原子的雜化方式為sp³，SO₃^2-的價(jià)層電子互斥模型為四面體形．
（2）請(qǐng)寫出向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-．
（3）某學(xué)生向CuSO₄溶液中加入少量氨水生成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解，得到深藍(lán)色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O晶體．
①下列說法正確的是c．
a．因NH₃和H₂O都為極性分子，且它們還存在分子內(nèi)氫鍵，所以氨氣極易溶于水
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣分子的鍵角小于水分子的鍵角
c．Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵
d．Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負(fù)性最大的是氮元素
②請(qǐng)解釋加入乙醇后析出晶體的原因一水合硫酸四氨合銅在乙醇中溶解度較�。�
（4）如圖所示為金屬銅的一個(gè)晶胞，此晶胞立方體的邊長為a pm，Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρ g/cm³，則晶胞中銅原子的配位數(shù)為12，用含有a、ρ的代數(shù)式表示的阿伏加德羅常數(shù)為：$\frac{2.56×1{0}^{32}}{ρ{a}^{3}}$ mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①Cu的原子序數(shù)為29，Cu的價(jià)電子排布為3d¹⁰4s¹；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大；同主族元素，隨電子層數(shù)的增多，第一電離能逐漸減��；
②SO₄^2-的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4，所以空間構(gòu)型為正四面體型；SO₃^2-離子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=4，所以中心原子的雜化方式為sp³雜化；
（2）由流程圖可知向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時(shí)生成白色沉淀，根據(jù)所給沉淀的化學(xué)式書寫離子方程式；
（3）①a．氨氣極易溶于水，是因?yàn)镹H₃分子和H₂O分子之間形成2種不同的氫鍵，N與H，O與H之間；
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣是三角錐型，水是角形，氨氣分子的鍵角大于水分子的鍵角；
c． Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵，硫酸根離子與配離子之間是離子鍵，N與H之間是共價(jià)鍵，氨氣與銅離子之間是配位鍵；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負(fù)性最大的是氧元素；
②根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
（4）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12；此晶胞立方體的邊長為a pm=a×10^-10cm，體積（a×10^-10cm）³，晶胞中Cu原子的個(gè)數(shù)是4個(gè)，結(jié)合ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）①Cu⁺的價(jià)層電子數(shù)是10個(gè)，所以Cu⁺的價(jià)電子排布圖為，為ds區(qū)元素；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大；同主族元素，隨電子層數(shù)的增多，第一電離能逐漸減小，所以3種元素的第一電離能由大到小順序?yàn)椋篘＞O＞S；
故答案為：ds；；N＞O＞S；
②SO₄^2-的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+$\frac{1}{2}$（6+2-4×2）=4，中心原子的雜化方式為sp³雜化，無孤對(duì)電子，所以空間構(gòu)型為正四面體型；SO₃^2-離子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=4，所以中心原子的雜化方式為sp³雜化，價(jià)層電子互斥模型為四面體形，
故答案為：sp³；四面體形；
（2）由流程圖可知向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時(shí)生成白色沉淀，根據(jù)所給沉淀的化學(xué)式書寫離子方程式，所以離子方程式為：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
故答案為：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
（3）①a．氨氣極易溶于水，是因?yàn)镹H₃分子和H₂O分子之間形成2種不同的氫鍵，N與H，O與H之間，故a錯(cuò)誤；
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣是三角錐型，水是角形，氨氣分子的鍵角大于水分子的鍵角，故b 錯(cuò)誤；
c． Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵，硫酸根離子與配離子之間是離子鍵，N與H之間是共價(jià)鍵，氨氣與銅離子之間是配位鍵，故c正確；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負(fù)性最大的是氧元素，故d錯(cuò)誤，
故答案為：c；
②根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度，即一水合硫酸四氨合銅在乙醇中溶解度較小，析出晶體，
故答案為：一水合硫酸四氨合銅在乙醇中溶解度較小；
（4）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12，此晶胞立方體的邊長為a pm=a×10^-10cm，體積（a×10^-10cm）³，晶胞中Cu原子的個(gè)數(shù)是4個(gè)，則ρ=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}g}{（a×1{0}^{-10}{cm）}^{3}}$，解得N_A=$\frac{2.56×1{0}^{32}}{ρ{a}^{3}}$mol^-1，
故答案為：12；$\frac{2.56×1{0}^{32}}{ρ{a}^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算及物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握電子排布、雜化理論、電負(fù)性、配位鍵、晶體結(jié)構(gòu)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．