Question

5．金属铜及其化合物在生产和生活中都有重要的应用．
（1）写出铜原子价电子层的电子排布式：3d¹⁰4s¹．
（2）铜粉可以做成焰火，燃烧时，火焰发出绿色的光，请你用原子结构的知识解释发光的原因：燃烧时，铜离子中的基态电子获得能量，从内层轨道跃迁到外层另一轨道，跃迁到新轨道的电子处于一种不稳定状态，它随即会跳回到原轨道，并向外界释放能量（光能）而发光．
（3）图1是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中Ca和Cu的原子个数比为1：5．

（4）无水硫酸铜呈白色，吸水后形成胆矾，呈蓝色．科学家通过X射线确定出胆矾的结构，其结构可用图2表示，胆矾晶体中除共价键、配位键及微弱的范德华力外，还存在的两种作用是氢键和离子键．
（5）[Cu（NH₃）₄]²⁺ 具有对称的空间构型，[Cu（NH₃）₄]²⁺ 中的两个NH₃被两个Cl^-取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型为平面正方形．
（6）某种含Cu²⁺的化合物催化丙烯醇制备丙醛的反应为此空删去HOCH₂CH═CH₂→CH₃CH₂CHO，在丙烯醇分子中共有9个σ键，其中碳原子的杂化方式是sp²、sp³．

Answer 1

分析 （1）铜是29号元素，根据核外电子排布规律书写铜原子价层电子的轨道排布式；
（2）铜离子中的基态电子获得能量，从内层轨道跃迁到外层另一轨道，跃迁到新轨道的电子处于一种不稳定状态，它随即会跳回到原轨道，并向外界释放能量；
（3）利用均摊法计算；
（4）由图可知H与O之间存在氢键，铜离子与硫酸根之间存在离子键；
（5）形成4个配位键，具有对称的空间构型，可能为平面正方形或正四面体，如为正四面体，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代，只有一种结构；
（6）C=C键中含有1个σ键和1个π键，根据杂化理论在丙烯醇中构成C=C的两个碳原子是sp²杂化，另一个C为sp³杂化．

解答 解：（1）Cu原子3d、4s能级上电子为其价电子，3d能级上有10个电子、4s能级上有1个电子，其价电子排布式为3d¹⁰4s¹，故答案为：3d¹⁰4s¹；
（2）Cu元素，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，价层电子排布式为3d¹⁰4s¹；铜粉可以做成焰火，燃烧时，火焰发出绿色的光，燃烧时，铜离子中的基态电子获得能量，从内层轨道跃迁到外层另一轨道，跃迁到新轨道的电子处于一种不稳定状态，它随即会跳回到原轨道，并向外界释放能量（光能）而发光，
故答案为：燃烧时，铜离子中的基态电子获得能量，从内层轨道跃迁到外层另一轨道，跃迁到新轨道的电子处于一种不稳定状态，它随即会跳回到原轨道，并向外界释放能量（光能）而发光；
（3）利用均摊法计算可知，晶胞中Ca位于定点，N（Ca）=8×$\frac{1}{8}$=1，Cu位于面心和体心，共有N（Cu）=8×$\frac{1}{2}$+1=5，则该合金中Ca和Cu的原子个数比为1：5，
故答案为：1：5；
（4）由图可知H与O之间存在氢键，铜离子与硫酸根之间存在离子键，故答案为：氢键； 离子键；
（5）形成4个配位键，具有对称的空间构型，可能为平面正方形或正四面体，如为正四面体，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代，只有一种结构，所以应为平面正方形，
故答案为：平面正方形；
（6）C=C键中含有1个σ键和1个π键，则丙烯醇（CH₂=CHCH₂OH）中共有9个σ键和1个π键，丙烯醇（CH₂=CHCH₂OH）中构成C=C的两个碳原子是sp²杂化，另一个C为sp³杂化，
故答案为：9； sp²、sp³．

点评 本题综合考查物质结构和性质知识，题目难度中等，本题注意晶胞的计算方法，注意配离子的结构判断．