Question

銅單質及其化合物在很多領域有重要的用途．
（Ⅰ）如金屬銅用來制造電線電纜，超細銅粉可應用于導電材料、催化劑等領域中；CuCl和CuCl₂都是重要的化工原料，常用作催化劑、顏料、防腐劑和消毒劑等．
（1）超細銅粉的某制備方法如下：
[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化學鍵有

 

．
（2）氯化亞銅（CuCl）的制備過程是：向CuCl₂溶液中通入一定量SO₂，微熱，反應一段時間后即生成CuCl白色沉淀．反應的離子方程式為

 

．
（Ⅱ）波爾多液是一種保護性殺菌劑，廣泛應用于樹木、果樹和花卉上，鮮藍色的膽礬晶體是配制波爾多液的主要原料．已知CuSO₄?5H₂O的部分結構可表示如下：

（1）寫出銅原子價電子層的電子排布式

 

，與銅同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與銅原子相同的元素有

 

（填元素符號）．
（2）請在上圖中把CuSO₄?5H₂O結構中的化學鍵表示出來．
（3）Cu（NH₃）₄SO₄?H₂O晶體中配位體是

 

，雜化軌道類型是sp³雜化的原子是

 

．
（4）金屬晶體Cu中原子的堆積方式如下圖甲所示，其晶胞特征如下圖乙所示，原子之間相互位置關系的平面圖如下圖丙所示．

已知N_A代表阿伏加德羅常數(shù)，Cu的相對原子質量為M，Cu單質晶體的密度為d g/cm³．該晶體的空間利用率是

 

，Cu原子半徑的表達式為

 

 cm．（用含 N_A、M、d的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點：原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,配合物的成鍵情況,晶胞的計算,銅金屬及其重要化合物的主要性質

專題：化學鍵與晶體結構,元素及其化合物

分析：I（1）陰陽離子存在離子鍵，非金屬元素間易形成共價鍵，配合物中存在配位鍵；
（2）根據(jù)反應物、生成物和反應條件寫出相應的反應方程式；
II（1）銅是29號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫銅原子價層電子的軌道排布式，并判斷與銅同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與銅原子相同的元素；
（2）銅離子的配位數(shù)為4，與4個水分子形成配位鍵，一個O原子與2個H原子形成水，硫酸根中4個O原子與S原子形成共價鍵；
（3）NH₃中N原子含有孤電子對作配體，根據(jù)分子中中心原子的價層電子對數(shù)判斷；
（4）Cu的晶胞為面心立方；根據(jù)ρ=

m

V

求算原子半徑．

解答： 解：I（1）陰陽離子存在離子鍵，非金屬元素間易形成共價鍵，配合物中存在配位鍵，所以[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化學鍵有離子鍵、共價鍵和配位鍵；
故答案為：離子鍵、共價鍵和配位鍵；
（2）該反應中二氧化硫作還原劑生成硫酸根離子，銅離子得電子生成亞銅離子，反應條件是加熱，所以該反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O

△   .

2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O

△   .

2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
II（1）銅是29號元素，1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，銅原子價層電子的電子排布式為3d¹⁰4s¹；銅原子最外層排布為4s¹，同周期外層排布為4s¹，為沒有d能級的元素為K，d能級含有5個電子為Cr，
故答案為：3d¹⁰4s¹； K、Cr；
（2）銅離子的配位數(shù)為4，與4個水分子形成配位鍵，一個O原子與2個H原子形成水，硫酸根中4個O原子與S原子形成共價鍵，則CuSO₄?5H₂O結構中的化學鍵表示為：；
故答案為：；
（3）NH₃中N原子含有孤電子對作配體，Cu（NH₃）₄SO₄?H₂O晶體中配位體是NH₃，CuSO₄中S與O形成4個σ鍵，沒有孤對電子，是sp³雜化，NH₃中N與H形成3個σ鍵，有1對孤對電子，則價層電子對數(shù)為4，是sp³雜化，H₂O中O與H形成2個σ鍵，有2對孤對電子，則價層電子對數(shù)為4，是sp³雜化，則中心原子是sp³雜化的原子有N、O、S；
故答案為：NH₃；N、S、O；
（4）金屬銅采用面心立方最密堆積，晶體的空間利用率是74%，晶胞內Cu原子數(shù)目為8×

1

8

+6×

1

2

=4，令銅原子的半徑為rcm，則晶胞的棱長為

2

2

×4rcm=2

2

rcm，
所以（2

2

r）³×ρ=4

M

NA

，解得r=

2

4

×

3	4M d?NA

，
故答案為：74%；

2

4

×

3	4M d?NA

．

點評：本題考查化學鍵的判斷、電子排布式、晶體結構、對晶胞的理解與計算等，難度較大，對晶胞的計算注意均攤法的利用，需要學生具備空間想象能力，注意基礎知識的理解掌握．