Question

17．銅及其化合物在科學研究和工業(yè)生產中具有許多用途．
（1）納米氧化亞銅（Cu₂O）是一種用途廣泛的光電材料，已知高溫下Cu₂O比CuO穩(wěn)定，
①畫出基態(tài)Cu原子的價電子軌道排布圖；
②從核外電子排布角度解釋高溫下Cu₂O比CuO更穩(wěn)定的原因Cu⁺的最外層電子排布為3d¹⁰，而Cu²⁺的最外層電子排布為3d⁹，因最外層電子排布達到全滿時穩(wěn)定，所以固態(tài)Cu₂O穩(wěn)定性強于CuO；
（2）CuSO₄溶液常用作農藥、電鍍液等，向CuSO₄溶液中滴加足量濃氨水，直至產生的沉淀恰好溶解，可得到深藍色的透明溶液，再向其中加入適量乙醇，可析出深藍色的Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O晶體．
①沉淀溶解的離子方程式為Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
②Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O晶體中存在的化學鍵有a、b、d；
a．離子鍵    b．極性鍵     c．非極性鍵     d．配位鍵
③SO₄^2-的立體構型是正四面體，其中S原子的雜化軌道類型是sp³；
（3）Cu晶體中原子的堆積方式如圖所示（為面心立方最密堆積），則晶胞中Cu原子的配位數(shù)為12，若Cu晶體的晶胞參數(shù)a=361.4pm，則Cu晶體的密度是$\frac{4×64}{[6.02×10{\;}^{23}×（361.4×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}]}$（只用數(shù)字列算式）

Answer 1

分析 （1）①Cu是29號元素，價層電子的排布為3d¹⁰4s¹，據(jù)此畫出價電子軌道排布圖；
②軌道中電子排布達到全滿、半滿、全空時原子最穩(wěn)定；
（2）①依據(jù)銀銨溶液的制取原理書寫氫氧化銅溶劑的離子方程式即可；
②配合物中，中心離子與配體之間有配位鍵，內界和外界之間是離子鍵，氨分子和水分子中都有極性共價鍵，據(jù)此答題；
③根據(jù)離子的中心原子價層電子對數(shù)及孤電子對數(shù)可判斷離子的空間構型，根據(jù)價層電子對互斥理論確定S原子的雜化方式；
（3）根據(jù)Cu晶體的晶胞結構示意圖可知，以頂點銅原子為例，距離最近的銅原子位于晶胞的面心上，據(jù)此分析；根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$計算密度．

解答 解：（1）①Cu是29號元素，價層電子的排布為3d¹⁰4s¹，所以價電子軌道排布圖為，
故答案為：；
②軌道中電子排布達到全滿、半滿、全空時原子最穩(wěn)定，Cu⁺的最外層電子排布為3d¹⁰，而Cu²⁺的最外層電子排布為3d⁹，因最外層電子排布達到全滿時穩(wěn)定，所以固態(tài)Cu₂O穩(wěn)定性強于CuO，
故答案為：Cu⁺的最外層電子排布為3d¹⁰，而Cu²⁺的最外層電子排布為3d⁹，因最外層電子排布達到全滿時穩(wěn)定，所以固態(tài)Cu₂O穩(wěn)定性強于CuO；
（2）①向硫酸銅中加入氨水，得到的是氫氧化銅沉淀，故溶解氫氧化銅的原理與制取銀銨溶液相似，故反應的離子方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
②配合物中，中心離子與配體之間有配位鍵，內界和外界之間是離子鍵，氨分子和水分子中都有極性共價鍵，所以Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O晶體中存在的化學鍵有離子鍵、極性鍵、配位鍵，故選a、b、d；
③SO₄^2-的中心原子硫原子的價層電子對數(shù)為$\frac{6+2}{2}$=4，沒有孤電子對，所以SO₄^2-的空間構型為正四面體，根據(jù)價層電子對互斥理論可知，S原子的雜化方式為sp³，
故答案為：正四面體；sp³；
（3）根據(jù)Cu晶體的晶胞結構示意圖可知，以頂點銅原子為例，距離最近的銅原子位于晶胞的面心上，這樣的原子有12個，所以晶胞中Cu原子的配位數(shù)為12，Cu晶體的晶胞中含有銅原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$可知晶胞的密度為$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{（361.4×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$g/cm³=$\frac{4×64}{[6.02×10{\;}^{23}×（361.4×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}]}$g/cm³，
故答案為：12；$\frac{4×64}{[6.02×10{\;}^{23}×（361.4×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}]}$．

點評 本題考查物質結構和性質，這些知識點都是學習重點、高考熱點，難點是確定配離子化學式，難度中等，其中涉及到晶體計算，應注意晶體中所含微粒數(shù)目．