Question

7．铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO₄溶液常用作电解液、电镀液等．请回答以下问题：
（1）CuSO₄可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）SO₄²ˉ的立体构型是正四面体结构，其中S原子的杂化轨道类型是SP³．
（3）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子外围电子排布式为5d¹⁰6s¹．一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3：1，该晶体中，原子之间的作用力是金属键键合力．
（4）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中心（如图），该晶体储氢后的化学式应为Cu₃AuH₈；假设在另一条件下，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的八面体空隙中心，该晶体储氢后的化学式为Cu₃AuH₄．（提示：查找四面体、八面体时，需假设Cu原子与Au原子等同；每个四面体、八面体内只填充一个氢原子）

Answer 1

分析 （1）Cu和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫和硫酸铜；
（2）根据价层电子对互斥模型判断；
（3）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，则最外层电子数为1，以此判断电子排布式，利用均摊法计算晶胞；
（4）利用均摊法计算．

解答 解：（1）Cu和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫和硫酸铜，
反应的方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）硫酸根中心原子的价层电子对为：孤对电子数$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，成键电子对数4，所以为正四面体结构，中心原子为sp³杂化；
故答案为：正四面体结构；SP³；
（3）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，则最外层电子数为1，则Au原子外围电子排布式为5d¹⁰6s¹，在晶胞中Cu原子处于面心，N（Cu）=6×$\frac{1}{2}$=3，Au原子处于顶点位置，N（Au）=8×$\frac{1}{8}$=1，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3：1，为金属晶体，原子间的作用力为金属键键合力，
故答案为：5d¹⁰6s¹；3：1；金属键键合力；
（4）氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中，则H原子应位于晶胞内部，则应含有8个H，则化学式为Cu₃AuH₈，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的八面体空隙中心，则H原子应位于晶胞内部，则应含有4个H，则化学式为Cu₃AuH₄，
故答案为：Cu₃AuH₈；Cu₃AuH₄；

点评 本题侧重于考查非极性分子的判断、硫酸铜的制备方程式、水的检验方法、杂化轨道理论和立体构型、元素周期律的应用、元素的核外电子排布式等知识，题目难度中等，答题时注意根据信息得出合理推论．