Question

【題目】銅及其合金是人類最早使用的金屬材料。

(1)基態(tài)銅原子的外圍電子排布式為_____________。

(2)圖1是Cu2O的晶胞，Cu原子配位數(shù)為_____________。若Cu2O晶體密度為dgcm-3，晶胞參數(shù)為apm，則阿伏加德羅常數(shù)值NA=___________。

(3)科學(xué)家通過X 射線推測膽礬中既含有配位鍵，又含有氫鍵，其結(jié)構(gòu)示意圖可表示如圖2。

①SO42-中S原子的雜化類型為_______，SO42-的空間構(gòu)型構(gòu)型是___________；寫出一個(gè)與SO42-互為等電子體的分子的化學(xué)式__________。

②膽礬的化學(xué)式用配合物的形式可表示為___________。1mol 膽礬所含σ鍵的數(shù)目為:_______(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)值NA)

③已知膽礬晶體受熱失水分三步。上圖2中兩個(gè)僅以配位鍵與銅離子結(jié)合的水分子最先失去，大致溫度為102℃。兩個(gè)與銅離子以配位鍵結(jié)合，并且與外部的一個(gè)水分子以氫鍵結(jié)合的水分子隨溫度升高而失去，大致溫度為113 ℃。而失去最外層水分子所需溫度大致為258℃，請分析原因_____________。

Answer 1

【答案】 3d104s1 2 288×1030/da3 sp3雜化 正四面體 CCl4 [Cu(H2O)4] SO4·H2O 18 NA 因?yàn)樗�的氫原子與周圍的硫酸根離子中的氧原子之間形成氫鍵，它的氧原子又和與銅離子配位的水分子的氫原子之間形成氫鍵，總體上構(gòu)成一種穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，破壞這個(gè)結(jié)構(gòu)需要較高能量

【解析】試題分析：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，主要考查外圍電子排布式的書寫，晶胞的分析和計(jì)算，雜化方式和空間構(gòu)型的判斷，等電子原理，σ鍵的計(jì)算。

（1）Cu的原子序數(shù)為29，基態(tài)Cu原子核外有29個(gè)電子，基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，基態(tài)Cu原子的外圍電子排布式為3d104s1。

（2）用“均攤法”，白球有：8+1=2個(gè)，黑球有：4個(gè)，晶體的化學(xué)式為Cu2O，黑球?yàn)?/span>Cu，白球?yàn)?/span>O，O的配位數(shù)為4，Cu的配位數(shù)為2。晶胞的體積為（apm）3=（a10-10cm）3，1mol晶體的質(zhì)量為（a10-10cm）32NAdg/cm3=144g，則阿伏加德羅常數(shù)值NA=。

（3）①SO42-中中心原子S上的孤電子對數(shù)為（6+2-42）=0，成鍵電子對數(shù)為4，價(jià)層電子對數(shù)為0+4=4，S原子的雜化類型為sp3雜化。SO42-的VSEPR模型為正四面體型，由于S上沒有孤電子對，SO42-的空間構(gòu)型為正四面體型。用替代法，與SO42-互為等電子體的分子的化學(xué)式為SiF4、CCl4等。

②根據(jù)圖示膽礬晶體中Cu2+與4個(gè)H2O分子形成配位鍵，1個(gè)H2O分子在外部，膽礬的化學(xué)式用配合物的形式表示為[Cu（H2O）4]SO4·H2O。每個(gè)H2O分子中含2個(gè)σ鍵，SO42-中含4個(gè)σ鍵，1個(gè)Cu2+與4個(gè)H2O形成4個(gè)配位鍵，配位鍵也屬于σ鍵，1mol膽礬中含有σ鍵的物質(zhì)的量為（4+52+4）mol=18mol，含σ鍵的數(shù)目為18NA。

③膽礬晶體受熱失水分三步：首先兩個(gè)僅以配位鍵與銅離子結(jié)合的水分子最先失去；接著兩個(gè)與銅離子以配位鍵結(jié)合，并且與外部的一個(gè)水分子以氫鍵結(jié)合的水分子隨溫度升高而失去；最后失去最外層水分子，即最外層水分子最難失去，根據(jù)圖示，這是因?yàn)樽钔鈱铀�分子的氫原子與周圍的硫酸根離子中的氧原子之間形成氫鍵，它的氧原子又和與銅離子配位的水分子的氫原子之間形成氫鍵，總體上構(gòu)成一種穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，破壞這個(gè)結(jié)構(gòu)需要較高能量。