Question

一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）（化學(xué)式為[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O）是一種重要的染料及農(nóng)藥中間體．某學(xué)習(xí)小組以孔雀石（主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂雜質(zhì)）為原料制備該物質(zhì)的流程如下：

請回答：
（1）沉淀A的晶體中最小環(huán)上的原子個數(shù)為

 

，氣體C分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比為

 

（2）溶液D的溶質(zhì)陰離子的空間構(gòu)型為

 

，其中心原子的雜化軌道類型為

 

．
（3）MgO的熔點高于CuO的原因為

 

．
（4）畫出一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）中配離子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）的配位鍵

 

．
（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，Au原子位于頂點，Cu原子位于面心，則該合金中Au原子與Cu原子個數(shù)之比為

 

，若該晶胞的邊長為apm，則合金的密度為

 

g?cm^-3（只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)為NA）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,配合物的成鍵情況,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：孔雀石（主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂雜質(zhì)），孔雀石和足量稀硫酸反應(yīng)生成CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃和CO₂，SiO₂不反應(yīng)，所以沉淀A是SiO₂，氣體C是CO₂，溶液B中的溶質(zhì)是CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液B中加入CuO并調(diào)節(jié)溶液pH，則生成Fe（OH）₃，溶液D中的溶質(zhì)是CuSO₄，向D溶液中加入適量氨水并蒸發(fā)、結(jié)晶得到[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O．
（1）在二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中，每個硅原子結(jié)合4個氧原子，同時每個氧原子結(jié)合2個硅原子；二氧化碳分子中含有2個σ鍵和2個π鍵；
（2）溶液D的溶質(zhì)陰離子為硫酸根離子，根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型和中心原子雜化方式；
（3）離子晶體的熔點與晶格能成正比，晶格能與電荷成正比，與離子半徑成反比；
（4）一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）中配離子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）中銅原子和氮原子形成4個配位鍵；
（5）利用均攤法計算兩種金屬原子個數(shù)之比，根據(jù)ρ=

m

V

計算．

解答： 解：孔雀石（主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，含少量Fe₂O₃和SiO₂雜質(zhì)），孔雀石和足量稀硫酸反應(yīng)生成CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃和CO₂，SiO₂不反應(yīng)，所以沉淀A是SiO₂，氣體C是CO₂，溶液B中的溶質(zhì)是CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液B中加入CuO并調(diào)節(jié)溶液pH，則生成Fe（OH）₃，溶液D中的溶質(zhì)是CuSO₄，向D溶液中加入適量氨水并蒸發(fā)、結(jié)晶得到[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O．
（1）二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中，每個硅原子結(jié)合4個氧原子原子，同時每個氧原子結(jié)合2個硅原子原子，最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子，所以一共12個原子；二氧化碳分子中含有2個σ鍵和2個π鍵，所以σ鍵和π鍵個數(shù)比為1：1，
故答案為：12；1：1；
（2）溶液D的溶質(zhì)陰離子為硫酸根離子，SO₄^2-中價層電子對個數(shù)，4+

1

2

（6+2-4×2）=4，所以為正四面體結(jié)構(gòu)，中心原子采用 sp³ 雜化，
故答案為：正四面體；sp³；
（3）離子晶體的熔點與晶格能成正比，晶格能與電荷成正比，與離子半徑成反比，氧化鎂的中鎂離子直徑小于銅離子，所以氧化鎂的晶格能大于氧化銅，則氧化鎂的熔點高，
故答案為：MgO的晶格能大；
（4）一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）中配離子（[Cu（NH₃）₄]²⁺）中銅原子和氮原子形成4個配位鍵，其配位鍵表示為，
故答案為：；
（5）在晶胞中，Au原子位于頂點，Cu原子位于面心，該晶胞中Au原子個數(shù)=8×

1

8

=1，Cu原子個數(shù)=6×

1

2

=3，所以該合金中Au原子與Cu原子個數(shù)之比=1：3，
晶胞體積V=（a×10^-10cm）³，每個晶胞中銅原子個數(shù)是3、Au原子個數(shù)是1，則ρ=

197+64×3 NA

(a×10-10)3

g?cm^-3，
故答案為：1：3；

197+64×3 NA

(a×10-10)3

．

點評：本題考查較綜合，涉及晶胞的計算、配位鍵、雜化方式的判斷、離子空間構(gòu)型的判斷等知識點，根據(jù)密度公式、價層電子對互斥理論等知識點來分析解答，難點是晶胞的計算，注意配位鍵的表示方法、pm與cm之間的進(jìn)制，為易錯點．