Question

2．铜（Cu）是重要的金属，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）SO₄^2-的立体构型是正四面体，其中S原子的杂化轨道类型是sp³
（2）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布为6s¹；一种铜金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；
（3）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．若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF₂的结构相似，该晶体储氢后的化学式为Cu₃AuH₈．

Answer 1

分析 （1）根据SO₄^2-中心原子含有的共价键个数与孤电子对个数之和确定其空间构型和杂化方式；
（2）Cu、Au同族，最外层电子数相同，利用均摊法计算晶胞中含有的原子个数来确定原子个数之比，金属晶体中存在金属键；
（3）CaF₂的结构如，利用均摊法计算．

解答 解：（1）SO₄^2-离子中含有4个σ键，没有孤电子对，所以其立体构型是正四面体，硫原子采取sp³杂化，故答案为：正四面体；sp³；
（2）铜是29号元素，其核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布为6s¹；在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，所以该晶胞中含有铜原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3，金原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3：1，金属晶体中作用力为金属键，
故答案为：6s¹；3：1；金属键；
（3）CaF₂的结构如图，将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF₂的结构相似，Cu原子处于面心，所以晶胞中Cu原子个数为3，Au原子处于顶点位置，所以晶胞中Au原子个数为1，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，
故答案为：Cu₃AuH₈．

点评 本题考查晶胞计算，为高频考点，把握杂化、电子排布、晶体作用力、均摊法计算等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度中等．