Question

2．銅是重要金屬，Cu的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途．請回答以下問題：
（1）Cu⁺基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰
（2）與OH^-互為等電子體的一種分子為HF（填化學(xué)式）．
（3）氯和鉀與不同價態(tài)的銅可生成兩種化合物，其陰離子均為無限長鏈結(jié)構(gòu)（如圖），a位置上Cl原子的雜化軌道類型為sp³．已知其中一種化合物的化學(xué)式為KCuCl₃，另一種的化學(xué)式為K₂CuCl₃；
（4）Cu₂O的熔點比Cu₂S的高（填“高”或“低”），請解釋原因由于氧離子的離子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu₂O的熔點比Cu₂S的高
（5）一種銅金合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為3：1；該晶體中，原子之間的作用力是金屬鍵；
（6）上述晶體具有儲氫功能，氫原子可進入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中．若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)為CaF₂的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲氫后的化學(xué)式應(yīng)為AuCu₃H₈．
（7）將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中，發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應(yīng)．向反應(yīng)液中加少量FeSO₄作催化劑，即發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銅．其反應(yīng)過程的第2步是：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，請寫出其第l步反應(yīng)的離子方程式4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）Cu的原子序數(shù)為29，失去1個電子后核外電子為28；
（2）與OH^-互為等電子體的分子中含2個原子、價電子數(shù)為8；
（3）a位置上Cl原子形成2個單鍵，且Cl還有2對孤對電子；化合物的化學(xué)式為KCuCl₃中Cu為+2價，則另一化合物中Cu為+1價；
（4）均為離子化合物，氧離子半徑小，則離子鍵鍵能大；
（5）晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，利用均攤法計算晶胞中含有的原子個數(shù)來確定原子個數(shù)之比，金屬晶體中存在金屬鍵；
（6）由氟化鈣的晶胞知，在CaF₂晶胞中每個Ca²⁺連接4個氟離子，但在下面一個晶胞中又連接4個氟離子，所以其配位數(shù)為8；則每個氫原子連接3個銅原子、1個金原子，所以該晶胞中含有8個氫原子；
（7）向反應(yīng)液中加少量FeSO₄作催化劑，即發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銅，結(jié)合第2步鐵離子與Cu反應(yīng)，可知第l步反應(yīng)為亞鐵離子與氧氣反應(yīng)生成鐵離子．

解答 解：（1）Cu的原子序數(shù)為29，失去1個電子后核外電子為28，則Cu⁺基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰； 
（2）與OH^-互為等電子體的分子中含2個原子、價電子數(shù)為8，則HF分子符合，故答案為：HF；
（3）a位置上Cl原子形成2個單鍵，且Cl還有2對孤對電子，可知Cl的雜化軌道類型為sp³，化合物的化學(xué)式為KCuCl₃中Cu為+2價，則另一化合物中Cu為+1價，則化學(xué)式為K₂CuCl₃，故答案為：sp³；K₂CuCl₃；  
（4）二者均為離子化合物，由于氧離子的離子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu₂O的熔點比Cu₂S的高，
故答案為：高；由于氧離子的離子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu₂O的熔點比Cu₂S的高；
（5）在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，所以該晶胞中含有銅原子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，金原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為3：1，金屬晶體中含有金屬鍵；
故答案為：3：1；金屬鍵；
（6）由氟化鈣的晶胞知，在CaF₂晶胞中每個Ca²⁺連接4個氟離子，但在下面一個晶胞中又連接4個氟離子，所以其配位數(shù)為8；則每個氫原子連接3個銅原子、1個金原子，所以該晶胞中含有8個氫原子，該晶體儲氫后的化學(xué)式為，故答案為：AuCu₃H₈；  
（7）向反應(yīng)液中加少量FeSO₄作催化劑，即發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銅，結(jié)合第2步鐵離子與Cu反應(yīng)，可知第l步反應(yīng)為亞鐵離子與氧氣反應(yīng)生成鐵離子，該離子反應(yīng)為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．

點評 本題考查較綜合，涉及晶體結(jié)構(gòu)及計算、金屬及化合物的性質(zhì)等，側(cè)重物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，綜合性較強，（6）為解答的難點，題目難度中等．