Question

【题目】（14分）铜、铁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：

①Cu2+的价电子排布图 ；NH4CuSO3中N、O、S三种元素的第一电离能由大到小顺序为________（填元素符号）。

②SO42－的空间构型为 ，SO32－离子中心原子的杂化方式为 。

（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．氨气极易溶于水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键

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）Cu晶体的堆积方式如图所示，设Cu原子半径为r，晶体中Cu原子的配位数为 ，晶体的空间利用率为 （列式）。

Answer 1

【答案】（1）①；N>O>S；②正四面体，sp2；

（2）2Cu(NH3)42++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4+ +SO42-；

（3）①c； ②一水合硫酸四氨合铜在乙醇中溶解度较小。

（4）12 ；74.76% 。

【解析】

试题分析：（1）①Cu是29号元素，Cu2+的价层电子数是9个，所以Cu2+价电子排布图是；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+1/2（6+2-4×2）=4，所以空间构型为正四面体型；SO32－离子的价层电子对数=3+1/2（6+2-3×2）=4，所以中心原子的杂化方式为sp3杂化；（2）由流程图可知向[Cu(NH3)4]SO4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，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，错误；c．Cu(NH3)4 SO4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，正确；d．Cu(NH3)4 SO4组成元素中电负性最大的是氧元素，错误；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，立方体的面的对角线长是4r，所以立方体的棱长 1个Cu的体积是4πr3/3，晶胞中Cu原子的个数是4个，所以晶体的空间利用率为4×4πr3/3÷a3=74.76%。