Question

【題目】[化學(xué)一選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]我國(guó)具有悠久的歷史，在西漢就有濕法煉銅(Fe+CuSO4=Cu+FeSO4),試回答下列問(wèn)題。

(1)Cu2+的未成對(duì)電子數(shù)有______個(gè)，H、O、S電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>_______。

(2)在硫酸銅溶液中滴加過(guò)量氨水可形成[Cu(NH3)4]SO4藍(lán)色溶液。

①[Cu(NH3)4]SO4中化學(xué)鍵類型有_______，[Cu(NH3)4]2+的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_______，陰離子中心原子雜化類型為______。

②氨的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于膦(PH3)，原因是______________。

(3)鐵銅合金晶體類型為_____；鐵的第三(I3)和第四(I4)電離能分別為2957kJ/mol、5290kJ/mol，比較數(shù)據(jù)并分析原因________________。

(4)金銅合金的一種晶體結(jié)構(gòu)為立方晶型，如圖所示。

①該合金的化學(xué)式為____；

②已知該合金的密度為dg/cm3,阿伏加德羅常數(shù)值為NA，兩個(gè)金原子間最小間隙為apm(1pm=10-10cm)。則銅原子的半徑為_______cm(寫出計(jì)算表達(dá)式)。

Answer 1

【答案】 1 O、S、H 共價(jià)鍵、配位鍵、離子鍵 sp3雜化 氨分子間存在氫鍵 金屬晶體 基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2,失去3個(gè)電子后核外電子呈半充滿穩(wěn)定狀態(tài),因此I4遠(yuǎn)大于I3 AuCu3(或Cu3Au)

【解析】（1）Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu2+的外圍電子排布式為3d9，所以有1個(gè)未成對(duì)電子；同一主族，自上而下元素電負(fù)性遞減，電負(fù)性O＞S，H元素與O、S元素化合時(shí)，H元素表現(xiàn)正化合價(jià)，所以H元素的電負(fù)性比O、S元素的小，故電負(fù)性O＞S＞H。

（2）①SO42-、NH3中是以共價(jià)鍵結(jié)合形成的，（Cu(NH3)4)2+和SO42-之間結(jié)合的是離子鍵，配合物中Cu2+和（NH3)4(4個(gè)氨分子)以配位鍵結(jié)合，故[Cu(NH3)4]SO4中化學(xué)鍵類型有：共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵；[Cu(NH3)4]2+中Cu2+和（NH3)4(4個(gè)氨分子)以配位鍵結(jié)合，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：；中心原子的孤對(duì)電子數(shù)= (a-xb)，公式中a為中心原子的價(jià)電子數(shù)，對(duì)于主族元素即為其中心原子的最外層電子數(shù)，x為與中心原子結(jié)合的原子數(shù)，b為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，H為1，其余為8-最外層電子數(shù)，硫酸根離子中，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+ (a-xb)=4+ (6+2-4×2)=4，所以采取sp3雜化。②氨分子間存在氫鍵，分子間作用力強(qiáng)，所以氨的沸點(diǎn)高于膦(PH3)。

（3）鐵和銅屬于金屬，所以鐵銅合金晶體是由金屬鍵形成的晶體，屬于金屬晶體；因?yàn)榛鶓B(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2,根據(jù)洪特規(guī)則，原子軌道處于全充滿、半充滿或全空時(shí)，原子處于較低的能量狀態(tài)，所以失去3個(gè)電子后核外電子呈半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，因此I4遠(yuǎn)大于I3。

(4)①根據(jù)均攤法計(jì)算，晶胞中金原子個(gè)數(shù)為8×＝1，銅原子的個(gè)數(shù)為6×＝3，則金和銅的原子個(gè)數(shù)比為1∶3，該合金的化學(xué)式為AuCu3(或Cu3Au)。②合金的密度為dg·cm-3，晶胞質(zhì)量為： g=g，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a，則晶胞體積為a3，根據(jù)密度=質(zhì)量÷體積，則a＝cm，該晶胞結(jié)構(gòu)側(cè)面可用如圖表示：，中間為銅原子，周圍是金原子，晶胞邊長(zhǎng)是cm，兩個(gè)金原子間最小間隙為apm(1pm=10-10cm)，即a×10-10cm，則金原子半徑為： (-a×10-10)cm，設(shè)銅原子半徑為r，則在等腰直角三角形中：2()2=[2r+2× (-a×10-10)]2，所以×=2r+(-a×10-10)，解得r=（×+5a×10-11）cm。