Question

【題目】【化學—選修3：物質結構與性質】

鐵、鋁、銅都是日常生活中常見的金屬，它們的單質及其化合物在科學研究和工農業生產中具有廣泛用途。請回答以下問題：

（1）超細銅粉可用作導電材料、催化劑等，其制備方法如下：

①銅元素位于周期表_________區；Cu+的基態價電子排布圖_________；NH4CuSO3中N、S、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為_________（元素符號表示）。

②SO42-中心原子的雜化方式為_________，SO32-的價層電子互斥模型為_________。

（2）請寫出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2時發生反應的離子方程式_________。

（3）某學生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成藍色沉淀，繼續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．因NH3和H2O都為極性分子，且它們還存在分子內氫鍵，所以氨氣極易溶于水

b．NH3分子和H2O分子，分子空間構型不同，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）下圖所示為金屬銅的一個晶胞，此晶胞立方體的邊長為a pm，Cu的相對原子質量為64，金屬銅的密度為ρ g/cm3，則晶胞中銅原子的配位數為_________，用含有a、ρ的代數式表示的阿伏加德羅常數為：_________ mol-1。

Answer 1

【答案】 ds N>O>S（順序對給分） sp3 四面體形 2Cu(NH3)42+＋3SO2＋4H2O＝2NH4CuSO3↓＋6NH4+＋SO42- c 一水合硫酸四氨合銅在乙醇中溶解度較小 12

【解析】(1)①銅元素原子序數為29，位于周期的第四周期IA族，屬ds區；基態Cu原子的電子排布式為[Ar]3d104s1，則Cu+的基態價電子排布圖；N、O、S三種元素中由于N原子的2p軌道是半充滿狀態，所以第一電離能最大；同主族元素，隨電子層數的增多，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；

②SO42-的價層電子對數=4+ (6+2-4×2)=4，所以中心原子的雜化方式為sp3雜化；SO32-離子的價層電子對數=3+ (6+2-3×2)=4，所以空間構型為正四面體型；(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，根據所給沉淀的化學式書寫離子方程式，所以離子方程式為：2Cu(NH3)42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42-；

(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，所以配位數是12；由圖可知晶胞中Cu原子的個數是8×+6×=4，晶胞的體積為(a×10-10cm)3，1mol晶胞的質量為4×64g，根據密度ρ =m/Vg/cm3=(4×64g)÷[NA×(a×10-10cm)3]，則阿伏加德羅常數=mol-1。