Question

【化学—选修3：物质结构与性质】

铁、铝、铜都是日常生活中常见的金属，它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。请回答以下问题：

（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：

①铜元素位于周期表_________区；Cu⁺的基态价电子排布图_________；NH₄CuSO₃中N、S、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_________（元素符号表示）。

②SO₄^2-中心原子的杂化方式为_________，SO₃^2-的价层电子互斥模型为_________。

（2）请写出向Cu(NH₃)₄SO₄水溶液中通入SO₂时发生反应的离子方程式_________。

（3）某学生向CuSO₄溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O晶体。

①下列说法正确的是_________。

a．因NH₃和H₂O都为极性分子，且它们还存在分子内氢键，所以氨气极易溶于水

b．NH₃分子和H₂O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角

c．Cu(NH₃)₄SO₄所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键

d．Cu(NH₃)₄SO₄组成元素中电负性最大的是氮元素

②请解释加入乙醇后析出晶体的原因_________。

（4）下图所示为金属铜的一个晶胞，此晶胞立方体的边长为a pm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g/cm³，则晶胞中铜原子的配位数为_________，用含有a、ρ的代数式表示的阿伏加德罗常数为：_________ mol^-1。

Answer

ds N>O>S（顺序对给分） sp3 四面体形 2Cu(NH3)42+＋3SO2＋4H2O＝2NH4CuSO3↓＋6NH4+＋SO42- c 一水合硫酸四氨合铜在乙醇中溶解度较小 12

【解析】(1)①铜元素原子序数为29，位于周期的第四周期IA族，属ds区；基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，则Cu+的基态价电子排布图；N、O、S三种元素中由于N原子的2p轨道是半充满状态，所以第一电离能最大；同主族元素，随电子层数的增多，第一电离能逐渐减小，所以3种元素的第一电离能由大到小顺序为：N＞O＞S；

②SO42-的价层电子对数=4+ (6+2-4×2)=4，所以中心原子的杂化方式为sp3杂化；SO32-离子的价层电子对数=3+ (6+2-3×2)=4，所以空间构型为正四面体型；(2)由流程图可知向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2时生成白色沉淀，根据所给沉淀的化学式书写离子方程式，所以离子方程式为：2Cu(NH3)42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42-；

(3)①a．氨气极易溶于水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成2种不同的氢键，N与H，O与H之间，故a错误；b．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气是三角锥型，水是角形，氨气分子的键角大于水分子的键角，故b 错误；c． Cu(NH3)4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键，硫酸根离子与配离子之间是离子键，N与H之间是共价键，氨气与铜离子之间是配位键，故c正确；d． Cu(NH3)4SO4组成元素中电负性最大的是氧元素，故d错误，故答案为c；

②根据相似相容原理，极性分子易溶于极性溶剂，乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度；

(4)Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，所以配位数是12；由图可知晶胞中Cu原子的个数是8×+6×=4，晶胞的体积为(a×10-10cm)3，1mol晶胞的质量为4×64g，根据密度ρ =m/Vg/cm3=(4×64g)÷[NA×(a×10-10cm)3]，则阿伏加德罗常数=mol-1。