Question

【題目】銅單質及其化合物在很多領域中都有重要的用途。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：

①NH4CuSO3中金屬陽離子的核外電子排布式為______。N、O、S三種元素的第一電離能大小順序為______________(填元素符號)。

②SO42－的空間構型為________，與SO42－互為等電子體的有機分子的化學式為_________。

（2）某學生用硫酸銅溶液與氨水做了一組實驗，CuSO4溶液中加氨水生成藍色沉淀，再加氨水沉淀溶解，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，請解釋加入乙醇后析出晶體的原因_______________；在該晶體中存在的化學鍵的種類有_____________。

（3）氯和鉀與不同價態的銅可生成兩種化合物，其陰離子均為無限長鏈結構(如圖所示)，a位置上Cl原子的雜化軌道類型為________。已知其中一種化合物的化學式為KCuCl3，則另一種化合物的化學式為____________。

（4）用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數的值。對金屬銅的測定得到以下結果：銅晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361 pm。又知銅的密度為9.00 g·cm－3，則銅原子的直徑約為__________pm，求算阿伏加德羅常數的表達式為________。

Answer 1

【答案】（1）①1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)； N>O>S ②正四面體形 CCl4

（2）乙醇分子比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質的溶解度；

離子鍵、配位鍵、共價鍵 （3）sp3雜化； K2CuCl3 （4）361/pm； 4×64/[9×(3.61×10－8)3]

【解析】

試題分析：（1）①NH4CuSO3中金屬陽離子Cu＋，銅是29號元素，根據能量最低原理其態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，該原子失去一個電子時，生成亞銅離子，失去的電子是最外層電子，所以亞銅離子的基態的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；元素周期律中，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但第ⅡA和第ⅢA、第ⅤA和第ⅥA互換，同一主族元素的第一電離能隨著原子序數的增大而減小，所以其第一電離能大小為 N＞O＞S。

②SO42－離子中價層電子對數為4+ (6+2－4×2)=4，孤電子對數為0，所以是正四面體體型；原子數和價電子數分別都相等的是等電子體，則與硫酸根互為等電子體的分子是CCl4；

（2）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；[Cu(NH3)4]SO4·H2O中硫酸根離子和[Cu(NH3)4]2+存在離子鍵，N原子和銅原子之間存在配位鍵，NH3中H和N之間存在共價鍵，所以[Cu(NH3)4]SO4·H2O中所含的化學鍵有共價鍵、離子鍵、配位鍵；

（3）a位置上Cl原子成2個單鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數為4，雜化軌道類型為sp3；一種化合物的化學式為KCuCl3，其中銅元素為+2價，故另一種化合物中銅為+1價，CuCl3原子團的化合價為-2，其化學式為：K2CuCl3；

（4）銅面心立方最密堆積，邊長為361 pm，則銅原子的直徑約為pm；根據晶胞的邊長a=361pm=3.61×10-8cm，其體積為（3.61×10-8cm）3；晶胞的質量=9.00g·cm3×（3.61×10-8cm）3；晶胞中含有4個Cu原子，故64g·mol－1=×9.00g·cm3×（3.61×10-8cm）3×NA，解得NA=4×64/[9×(3.61×10－8)3]mol－1。