Question

铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途．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：

①NH₄CuSO₃中金属阳离子的核外电子排布式为

 

．N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为

 

（填元素符号）．
②SO₂的空间构型为

 

．
（2）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验，CuSO₄溶液中加氨水生成蓝色沉淀，再加氨水沉淀溶解，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，请解释加入乙醇后析出晶体的原因

 

；在该晶体中存在的化学键的种类有

 

．
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图所示），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为

 

．已知其中一种化合物的化学式为KCuCl₃，则另一种化合物的化学式为

 

．

（4）用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数的值．对金属铜的测定得到以下结果：铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm．又知铜的密度为9.00g?cm^-3，则铜原子的直径约为

 

pm，阿伏加德罗常数的值为

 

[已知A_r（Cu）=63.6]．

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,化学键,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）①先判断金属离子的化合价，再根据根据核外电子排布式的书写规则书写，注意3d能级的能量大于4s能级的能量，失电子时，先失去最外层上的电子；根据第一电离能的变化规律比较其大小；②根据其杂化类型判断；
（2）根据相似相容原理判断；阴阳离子存在离子键，非金属元素间易形成共价键，配合物中存在配位键；
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，据此判断；一种化合物的化学式为KCuCl₃，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl₃原子团的化合价为-2，据此书写；
（4）铜的晶胞为面心立方最密堆积，根据其晶胞的堆积类型判断，三个铜原子相切，形成晶胞的面对角线，由此得到铜原子半径；根据铜摩尔质量=摩尔体积×密度计算．

解答： 解：（1）①铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰． 元素周期律中，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅡA和第ⅢA、第ⅤA和第ⅥA互换，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以其第一电离能大小为N＞O＞S，
故答案为：1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰；N＞O＞S；
②SO₂价电子对数=

6

2

=3，价电子对数=配位原子数+孤电子对数，配位原子数为2，含有一对孤对电子，原子轨道空间构型为平面型，分子构型为角形；
（2）在水中得到深蓝色透明溶液，加入乙醇析出晶体，说明在乙醇中溶解性降低，根据相似相溶分析：乙醇分子极性弱于水的极性，在乙醇中溶解度降低；[Cu（NH₃）₄]SO₄中硫酸根离子和[Cu（NH₃）₄]²⁺存在离子键，N原子和铜原子之间存在配位键，NH₃中H和N之间存在共价键，所以[Cu（NH₃）₄]SO₄中所含的化学键有共价键、离子键、配位键；
故答案为：共价键、离子键、配位键；
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp³，一种化合物的化学式为KCuCl₃，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl₃原子团的化合价为-2，其化学式为：K₂CuCl₃，
故答案为：sp³、K₂CuCl₃；
（4）铜的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞能分摊到4个Cu原子；晶胞面对角线为一个铜原子半径的四分之一，铜原子半径=

361× 2

4

=128；
1pm=10^-10cm，故一个晶胞的体积为（361×10^-10）³=4.7×10^-23cm³；
晶胞的质量=体积×密度，一个晶胞的质量为4.7×10^-23cm³×9.00g?cm^-3=4.23×10^-22g；
在一个体心晶胞含4个铜原子，故铜的摩尔质量=

1

4

×晶胞质量×NA，
由Ar（Cu）=63.6g?mol^-1×N_A，
得N_A=6.01×10²³mol^-1，故答案为6.01×10²³mol^-1．

点评：本题考查物质结构中电子排布式、化学键、等电子体、晶胞的计算等知识，其中计算是难点，综合性较强，难度中等．