Question

銅、鐵都是日常生活中常見的金屬，它們的單質(zhì)及其化合物在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途．
請回答以下問題：
（1）超細銅粉可用作導(dǎo)電材料、催化劑等，其制備方法如下：

①Cu²⁺的價電子排布圖

 

； NH₄CuSO₃中N、O、S三種元素的第一電離能由大到小順序為

 

（填元素符號）．
②SO₄^2-的空間構(gòu)型為

 

，SO₃^2-離子中心原子的雜化方式為

 

．
（2）請寫出向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（3）某學(xué)生向CuSO₄溶液中加入少量氨水生成藍色沉淀，繼續(xù)加入過量氨水沉淀溶解，得到深藍色透明溶液，最后向該溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O晶體．
 ①下列說法正確的是

 

a．氨氣極易溶于水，是因為NH₃分子和H₂O分子之間形成3種不同的氫鍵
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣分子的鍵角小于水分子的鍵角
c．Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價鍵和配位鍵
d．Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負性最大的是氮元素
 ②請解釋加入乙醇后析出晶體的原因

 

．
（4）Cu晶體的堆積方式如圖所示，設(shè)Cu原子半徑為r，晶體中Cu原子的配位數(shù)為

 

，晶體的空間利用率為

 

 （

2

≈1.4，列式并計算結(jié)果）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,晶胞的計算

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）①Cu²⁺的價層電子數(shù)是9個，所以Cu²⁺的價電子排布圖為；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大；同主族元素，隨電子層數(shù)的增多，第一電離能逐漸減�。�
②SO₄^2-的價層電子對數(shù)=4+

1

2

（6+2-4×2）=4，所以空間構(gòu)型為正四面體型；SO₃^2-離子的價層電子對數(shù)=3+

1

2

（6+2-3×2）=4，所以中心原子的雜化方式為sp³雜化；
（2）由流程圖可知向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時生成白色沉淀，根據(jù)所給沉淀的化學(xué)式書寫離子方程式；
（3）①a．氨氣極易溶于水，是因為NH₃分子和H₂O分子之間形成2種不同的氫鍵，N與H，O與H之間；
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣是三角錐型，水是角形，氨氣分子的鍵角大于水分子的鍵角；
c． Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價鍵和配位鍵，硫酸根離子與配離子之間是離子鍵，N與H之間是共價鍵，氨氣與銅離子之間是配位鍵；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負性最大的是氧元素；
②根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
（4）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12；由圖可知，立方體的面的對角線長是4r，所以立方體的棱長a=2

2

r，1個Cu的體積是4/3πr³，晶胞中Cu原子的個數(shù)是4個，所以晶體的空間利用率為

4× 4 3 πγ3

a3

；

解答： 解：（1）①Cu²⁺的價層電子數(shù)是9個，所以Cu²⁺的價電子排布圖為；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大；同主族元素，隨電子層數(shù)的增多，第一電離能逐漸減小，所以3種元素的第一電離能由大到小順序為：N＞O＞S；
故答案為：，N＞O＞S；
②SO₄^2-的價層電子對數(shù)=4+

1

2

（6+2-4×2）=4，所以空間構(gòu)型為正四面體型；SO₃^2-離子的價層電子對數(shù)=3+

1

2

（6+2-3×2）=4，所以中心原子的雜化方式為sp³雜化；
故答案為：正四面體形，sp³雜化；
（2）由流程圖可知向Cu（NH₃）₄SO₄水溶液中通入SO₂時生成白色沉淀，根據(jù)所給沉淀的化學(xué)式書寫離子方程式，所以離子方程式為：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
故答案為：2Cu（NH₃）₄²⁺+3SO₂+4H₂O=2NH₄CuSO₃↓+6NH₄⁺+SO₄^2-；
（3）①a．氨氣極易溶于水，是因為NH₃分子和H₂O分子之間形成2種不同的氫鍵，N與H，O與H之間，故a錯誤；
b．NH₃分子和H₂O分子，分子空間構(gòu)型不同，氨氣是三角錐型，水是角形，氨氣分子的鍵角大于水分子的鍵角，故b 錯誤；
c． Cu（NH₃）₄SO₄所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價鍵和配位鍵，硫酸根離子與配離子之間是離子鍵，N與H之間是共價鍵，氨氣與銅離子之間是配位鍵，故c正確；
d． Cu（NH₃）₄SO₄組成元素中電負性最大的是氧元素，故d錯誤，
故答案為：c；
②根據(jù)相似相容原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
故答案為：乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質(zhì)的溶解度；
（4）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12；由圖可知，立方體的面的對角線長是4r，所以立方體的棱長a=2

2

r，1個Cu的體積是

4

3

πr³，晶胞中Cu原子的個數(shù)是4個，所以晶體的空間利用率為4×

4

3

πr³/a³=

4× 4 3 πγ3

(2 2 γ)3

×100%=74.76%．
故答案為：=

4× 4 3 πγ3

(2 2 γ)3

×100%=74.76%．

點評：本題考查了物質(zhì)制備實驗方案，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的計算分析，浸提結(jié)構(gòu)的堆積方式和利用率的計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較簡單．