Question

由H、C、O、N、S、Cu等元素能形成多种物质。这些物质有许多用途。请回答下列问题：

(1)基态Cu原子的价电子有____种运动状态，未成对电子占据原子轨道的形状为______。

(2)碳和氢形成的最简单碳正离子CH₃⁺，其中心原子碳原子的杂化类型为___________，该阳离子的空间构型为___________。

(3)CuO在高温时分解为O₂和Cu₂O，请从阳离子的结构来说明在高温时，Cu₂O比CuO更稳定的原因是_________________________________。

(4)向盛有CuSO₄溶液的试管中滴加少量氨水，现象是_____，离子反应方程式为____；继续滴加氨水至过量得到深蓝色溶液。经测定深蓝色是由于存在[Cu(NH₃)₄]SO₄。其阳离子的结构式为___________，中心原子的配位数为___________。

(5)金属晶体铜的晶胞如图所示。其堆积模型是___________，铜原子间的最短距离为apm，密度为ρg·cm^－3，N_A为阿伏加德罗常数。铜的相对原子质量为___________(用a、ρ、N_A表示，写出计算式即可)。

Answer

11 球型 sp2 平面三角形 Cu+的最外层电子排布为3d10，而Cu2+的最外层电子排布为3d9，因最外层电子排布达到全满时稳定，所以固态Cu2O稳定性强于CuO 产生蓝色沉淀 Cu2++ 2NH3·H2O= Cu（OH）2↓+2NH4+ 4 面心立方最密堆积 ρNA（a×10—10）3/4

【解析】

（1）基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1；

（2）最简单碳正离子CH3+离子中C原子的价层电子对数为3，孤对电子数为0；

（3）轨道中电子排布达到全满、半满、全空时原子最稳定，Cu+的最外层电子排布为3d10，而Cu2+的最外层电子排布为3d9；

（4）向硫酸铜中滴加少量氨水，反应生成氢氧化铜蓝色沉淀；[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与4个NH3分子通过配位键形成平面结构；

（5）根据m =ρV=4M（Cu）/NA计算可得。

（1）Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为1s22s22p6

3s23p63d104s1，价电子排布式为3d104s1，则价电子有11种运动状态，未成对电子占据原子轨道为4s，形状为球型，故答案为：11；球型；

（2）最简单碳正离子CH3+离子中C原子的价层电子对数为3，则碳原子的杂化类型为sp2杂化，孤对电子数为0，CH3+离子的空间构型为平面三角形，故答案为：sp2；平面三角形；

（3）轨道中电子排布达到全满、半满、全空时原子最稳定，Cu+的最外层电子排布为3d10，而Cu2+的最外层电子排布为3d9，因最外层电子排布达到全满时稳定，所以固态Cu2O稳定性强于CuO，故答案为：Cu+的最外层电子排布为3d10，而Cu2+的最外层电子排布为3d9，因最外层电子排布达到全满时稳定，所以固态Cu2O稳定性强于CuO；

（4）向硫酸铜中滴加少量氨水，反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，反应的离子方程式为：Cu2++ 2NH3·H2O= Cu（OH）2↓+2NH4+；[Cu(NH3)4]SO4的阳离子为[Cu(NH3)4]2+，[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与4个NH3分子通过配位键形成平面结构，结构式为，故答案为：产生蓝色沉淀；Cu2++ 2NH3·H2O= Cu（OH）2↓+2NH4+；；4；

（5）根据Cu晶体的晶胞结构示意图可知，堆积模型是面心立方最密堆积，以顶点铜原子为例，距离最近的铜原子位于晶胞的面心上，这样的原子有12个，所以晶胞中Cu原子的配位数为12，Cu晶体的晶胞中含有铜原子数为8×1/8+6×1/2=4，根据m =ρV=4M（Cu）/NA可得ρ（a×10—10）3=4M（Cu）/NA，M（Cu）=ρNA（a×10—10）3/4，故答案为：面心立方最密堆积；ρNA（a×10—10）3/4。